灌区精准调水智能控制系统开发
发布时间：2021-08-31 19:36
我国是一个缺水的农业大国,农业灌溉用水需求量很大,但我国农业灌溉用水利用率较低。随着物联网技术和传感器技术的飞速发展,我国政府大力推进现代化农业建设,实施智慧农业改造,提升农业装备自动化程度。近年来,为提升农业灌溉水资源利用率,从国外引进灌溉设备,其价格高昂、对操作人员的要求较高,但从安装的灌区使用情况来看,存在设备发挥效益低、分水控制点孤岛等问题。因此,研究灌区调水智能化技术,开发灌区精准调水智能控制系统,对提升渠道输水效率具有十分重要的意义。灌区精准调水智能控制系统主要面向明渠灌溉分水调水应用,实时采集渠系闸门终端的数据信息,通过GPRS通信网络传输至云端服务器进行计算处理,根据用水需求对渠道上的智能闸门终端发送调水指令,并提供具有远程控制、远程监控、灌区信息查询等功能的Android客户移动端和网页端进行辅助决策,智能调水与人工远程调水相结合的方法。灌区精准调水智能控制系统的硬件设计中,应用测控一体化智能闸作为调水智能终端,安装于灌区农田渠系,用于接受云端服务器经计算处理后的调水指令,实现灌区的调水灌溉;设计太阳能供电系统,提升智能闸门终端在野外工作的稳定性、可靠性。在软件系统中...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外先进灌区的测控一体化闸门亚洲农业灌溉发展较好的为以色列[12]
第一章绪论3道化实现联网，大力进行灌区信息化建设，普遍采用计算机信息技术，使灌溉用水的各个环节实现整个灌溉用水系统的智能化[13]。总的来说，在发达国家的灌溉调水系统已经相当成熟[14]，主要反映在以下几个方面：（1）灌溉农田信息的采集技术成熟，灌区管理人员一般都会对存储于计算机当中的参数信息数据进行分析整理。（2）灌区设备自动化程度高，尤其是滴灌设备[15]。（3）灌区管理软件标准化。发达国家投入大量的人力物力进行灌区调水软件的标准化，开发了不少适应各种灌区情况的灌溉调水上位软件[16]。随着灌区灌溉调水快速向信息化、自动化、高效化、智能化方向的发展,部分国家现代化物联网智能灌区水平不断提高[17]。1.2.2国内研究现状我国灌区信息化始于上个世纪80年代，经过多年的研究投入，我国的灌区信息化取得了一定的进展[18]。但大部分灌区依旧是采用“人海战术”，自动化程度十分低下，大家熟悉的渠道和灌区影响如图1-2所示，多为铸铁、木板闸门，抗腐蚀能力差，使用寿命短，手动开启困难，工人劳动强度大；没有计量功能，粗放式放水，水资源浪费严重。图1-2传统灌区如今灌区信息化比较成功的案例有：杰莫朗河灌区改造工程中建立的智慧灌排管理系统，实现了对明渠闸门的远程监控、操作，控制软件通过对渠道历史数据的分析帮助灌区调水人员制定高效率的合理供水计划；海口市的信息化项目中，设立多个重点水闸及分水口监测站点，实现对明渠水位、流量及明渠状况的
第一章绪论4实时监控，并在4个站点中设立对灌区降水量、空气湿度等的监测；清源灌区通过引入以色列的自动控制灌溉系统和水量管理控制系统降低水流损失约70%；甘肃省灌溉工程使用WEBGIS平台，推广使用高效节水灌溉项目信息管理系统，提升了节水灌溉的精细化程度[19]。虽然试点工程建设方面，取得了一定的成果。但我国灌区自动化和信息化的整体水平相对于发达国家仍有显著的差距，主要存在以下几个方面的问题：（1）我国农田灌溉大部分使用明渠灌溉，明渠闸门的自动化、智能化程度不高，闸门设备无法在条件恶略的野外环境高效正常运行；（2）灌区信息采集节点较少，采集设备较为落后，使得灌区调水管理系统的反馈精度低，对灌区渠道的控制不够精确；（3）灌区信息数据传输方式相对落后，极大部分灌区缺乏稳定的传输手段，终端设备无法将数据快速汇总到调水管理中心[20]；（4）欠缺对于智慧灌区管理人员的培养，管理人员缺乏相关必备知识；（5）对采集到的灌区明渠信息数据没有建立切实可行的信息数据库方案。进入本世纪以来，我国对于灌区渠道上的新型智能化控水装备加大了研究的力度，水利部从国外引进了一批先进的闸门调水设备，但是由于灌区的水情差异较大，设备存在“水土不服”的问题，出现很多问题，使用成本高。十二五计划中后期开始，我国开始加强水利信息化建设，在中西部缺水地区，农业灌溉用水计量和用水效率成为急需解决的突出问题。自2011年起，北方工业大学率先在国内开展闸门测控一体化技术研究，2012年在引黄灌区进行第一代测控一体化计量闸门的应用试验，2015年入选水利部推广新产品目录。目前研发的智能闸系统已应用于山西、内蒙、宁夏多个大中型灌区，如图1-3所示。图1-3北方工业大学智能闸的示范应用工程
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的节水灌溉智能控制系统设计[J]. 刘洪静,李黎,高金辉. 节水灌溉. 2020(02)
[2]关于智慧水利的认识与思考[J]. 张建云,刘九夫,金君良. 水利水运工程学报. 2019(06)
[3]灌溉农田高效用水研究进展与发展趋势[J]. 何振嘉,杜宜春,邱宇洁. 灌溉排水学报. 2019(S2)
[4]农业智能数据采集系统的开发与应用[J]. 陈圣杰,沈希忠,赵立新,张树行. 灌溉排水学报. 2019(S2)
[5]不同水文年型下水稻节水灌溉技术方案模拟与评价[J]. 陈凯文,俞双恩,李倩倩,张梦婷,王煜,刘子鑫. 农业机械学报. 2019(12)
[6]基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统研发[J]. 俞扬峰,马福恒,霍吉祥,李涵曼. 水利水运工程学报. 2019(04)
[7]南水北调中线干线节制闸过流公式率定及曲线绘制[J]. 李景刚,乔雨,陈晓楠,黄诗峰,高林. 人民长江. 2019(08)
[8]美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亚琼,刘静,廖丽莎. 灌溉排水学报. 2019(01)
[9]Android平台数据安全防护技术的研究及其实现[J]. 王璇. 信息技术与信息化. 2018(11)
[10]基于无线中继系统的高清管道检测仪信号传输系统的研究[J]. 毛骏,陈志,吕谢超,何嘉维. 科学技术创新. 2018(21)
博士论文
[1]基于XML/BACnet的家庭网络系统研究[D]. 王中明.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]微信智能硬件关键技术研究[D]. 戴江崚.西安电子科技大学 2017
[2]基于移动通信网络的无人机远程监测系统的研究[D]. 李莹.天津大学 2017
[3]基于SQLite数据库的智能粮情监测Android客户端设计[D]. 刘阳.安徽大学 2014
[4]Android手机端远程监控系统的设计与实现[D]. 吴晶.上海交通大学 2012
[5]水工闸门自动化监控系统的开发与应用研究[D]. 边党伟.兰州理工大学 2007
本文编号：3375493
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外先进灌区的测控一体化闸门亚洲农业灌溉发展较好的为以色列[12]
第一章绪论3道化实现联网，大力进行灌区信息化建设，普遍采用计算机信息技术，使灌溉用水的各个环节实现整个灌溉用水系统的智能化[13]。总的来说，在发达国家的灌溉调水系统已经相当成熟[14]，主要反映在以下几个方面：（1）灌溉农田信息的采集技术成熟，灌区管理人员一般都会对存储于计算机当中的参数信息数据进行分析整理。（2）灌区设备自动化程度高，尤其是滴灌设备[15]。（3）灌区管理软件标准化。发达国家投入大量的人力物力进行灌区调水软件的标准化，开发了不少适应各种灌区情况的灌溉调水上位软件[16]。随着灌区灌溉调水快速向信息化、自动化、高效化、智能化方向的发展,部分国家现代化物联网智能灌区水平不断提高[17]。1.2.2国内研究现状我国灌区信息化始于上个世纪80年代，经过多年的研究投入，我国的灌区信息化取得了一定的进展[18]。但大部分灌区依旧是采用“人海战术”，自动化程度十分低下，大家熟悉的渠道和灌区影响如图1-2所示，多为铸铁、木板闸门，抗腐蚀能力差，使用寿命短，手动开启困难，工人劳动强度大；没有计量功能，粗放式放水，水资源浪费严重。图1-2传统灌区如今灌区信息化比较成功的案例有：杰莫朗河灌区改造工程中建立的智慧灌排管理系统，实现了对明渠闸门的远程监控、操作，控制软件通过对渠道历史数据的分析帮助灌区调水人员制定高效率的合理供水计划；海口市的信息化项目中，设立多个重点水闸及分水口监测站点，实现对明渠水位、流量及明渠状况的
第一章绪论4实时监控，并在4个站点中设立对灌区降水量、空气湿度等的监测；清源灌区通过引入以色列的自动控制灌溉系统和水量管理控制系统降低水流损失约70%；甘肃省灌溉工程使用WEBGIS平台，推广使用高效节水灌溉项目信息管理系统，提升了节水灌溉的精细化程度[19]。虽然试点工程建设方面，取得了一定的成果。但我国灌区自动化和信息化的整体水平相对于发达国家仍有显著的差距，主要存在以下几个方面的问题：（1）我国农田灌溉大部分使用明渠灌溉，明渠闸门的自动化、智能化程度不高，闸门设备无法在条件恶略的野外环境高效正常运行；（2）灌区信息采集节点较少，采集设备较为落后，使得灌区调水管理系统的反馈精度低，对灌区渠道的控制不够精确；（3）灌区信息数据传输方式相对落后，极大部分灌区缺乏稳定的传输手段，终端设备无法将数据快速汇总到调水管理中心[20]；（4）欠缺对于智慧灌区管理人员的培养，管理人员缺乏相关必备知识；（5）对采集到的灌区明渠信息数据没有建立切实可行的信息数据库方案。进入本世纪以来，我国对于灌区渠道上的新型智能化控水装备加大了研究的力度，水利部从国外引进了一批先进的闸门调水设备，但是由于灌区的水情差异较大，设备存在“水土不服”的问题，出现很多问题，使用成本高。十二五计划中后期开始，我国开始加强水利信息化建设，在中西部缺水地区，农业灌溉用水计量和用水效率成为急需解决的突出问题。自2011年起，北方工业大学率先在国内开展闸门测控一体化技术研究，2012年在引黄灌区进行第一代测控一体化计量闸门的应用试验，2015年入选水利部推广新产品目录。目前研发的智能闸系统已应用于山西、内蒙、宁夏多个大中型灌区，如图1-3所示。图1-3北方工业大学智能闸的示范应用工程
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模糊PID控制的节水灌溉智能控制系统设计[J]. 刘洪静,李黎,高金辉. 节水灌溉. 2020(02)
[2]关于智慧水利的认识与思考[J]. 张建云,刘九夫,金君良. 水利水运工程学报. 2019(06)
[3]灌溉农田高效用水研究进展与发展趋势[J]. 何振嘉,杜宜春,邱宇洁. 灌溉排水学报. 2019(S2)
[4]农业智能数据采集系统的开发与应用[J]. 陈圣杰,沈希忠,赵立新,张树行. 灌溉排水学报. 2019(S2)
[5]不同水文年型下水稻节水灌溉技术方案模拟与评价[J]. 陈凯文,俞双恩,李倩倩,张梦婷,王煜,刘子鑫. 农业机械学报. 2019(12)
[6]基于GIS的大型灌区移动智慧管理系统研发[J]. 俞扬峰,马福恒,霍吉祥,李涵曼. 水利水运工程学报. 2019(04)
[7]南水北调中线干线节制闸过流公式率定及曲线绘制[J]. 李景刚,乔雨,陈晓楠,黄诗峰,高林. 人民长江. 2019(08)
[8]美国德克萨斯州高地平原区地下水灌溉管理方法研究[J]. 胡亚琼,刘静,廖丽莎. 灌溉排水学报. 2019(01)
[9]Android平台数据安全防护技术的研究及其实现[J]. 王璇. 信息技术与信息化. 2018(11)
[10]基于无线中继系统的高清管道检测仪信号传输系统的研究[J]. 毛骏,陈志,吕谢超,何嘉维. 科学技术创新. 2018(21)
博士论文
[1]基于XML/BACnet的家庭网络系统研究[D]. 王中明.华中科技大学 2006
硕士论文
[1]微信智能硬件关键技术研究[D]. 戴江崚.西安电子科技大学 2017
[2]基于移动通信网络的无人机远程监测系统的研究[D]. 李莹.天津大学 2017
[3]基于SQLite数据库的智能粮情监测Android客户端设计[D]. 刘阳.安徽大学 2014
[4]Android手机端远程监控系统的设计与实现[D]. 吴晶.上海交通大学 2012
[5]水工闸门自动化监控系统的开发与应用研究[D]. 边党伟.兰州理工大学 2007
本文编号：3375493
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