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中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 国家节水灌溉北京工程技术研究中心 西 安 理 工 大 学

农业科技成果转化资金项目 合同编号： 2007GB23320433. 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院 国家节水灌溉北京工程技术研究中心 西 安 理 工 大 学. 智能化精量灌溉决策与控制系统完善 与示范应用. 汇 报 提 纲. 一、项目概述 二、关键成果及其先进性 三、成果取得方式及其创新点 四、示范应用情况 五、应用效果及前景. 一、项目概述. 精量灌溉 是现代农田灌溉的前沿技术，其核心是利用计算机智能化技术控制灌溉的 “ 适时 ” 和 “ 适量 ” ，从而保证作物生长的最佳环境。. 一、项目概述. 精量灌溉与常规灌溉相比：.

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  1. 农业科技成果转化资金项目 合同编号：2007GB23320433 中 国 水 利 水 电 科 学 研 究 院国家节水灌溉北京工程技术研究中心西 安 理 工 大 学 智能化精量灌溉决策与控制系统完善 与示范应用

  2. 汇 报 提 纲 一、项目概述 二、关键成果及其先进性 三、成果取得方式及其创新点 四、示范应用情况 五、应用效果及前景

  3. 一、项目概述 精量灌溉是现代农田灌溉的前沿技术，其核心是利用计算机智能化技术控制灌溉的“适时”和“适量”，从而保证作物生长的最佳环境。

  4. 一、项目概述 精量灌溉与常规灌溉相比： • 显著提高灌溉水利用效率，提高作物产量和品质； • 大幅度提高化肥和农药的有效利用率，减少对环境的污染； • 促进有限水资源的高效利用，加速我国农业的规模化生产和农田水利现代化进程。

  5. 一、项目概述 项目目标: 对“十五”期间研发的智能化精量灌溉决策与控制系统进行改进、完善和示范应用，提高精量控制灌溉技术的可靠性和实用性，降低成本，为该技术大面积推广应用提供中试和示范。

  6. 一、项目概述 研究内容: （1）完善精量灌溉决策软件(IPIC)，增强根据不同作物选择不同指标进行灌溉综合决策的能力，解决难以在线实时采集与处理配套传感器数据的问题，提高模型的通用性和实用性； （2）改进与灌溉决策软件配套的信息采集和灌溉控制系统，实现田间数据采集以及对水源和电磁阀的自动控制；实现多功能网络式自动灌溉与管理； （3）灌溉远程控制系统实现总线控制，使其降低成本并易于连接； （4）形成一套完整、有效、适于大面积推广应用的智能化灌溉决策与控制系统，在示范区推广应用，达到节水、节能、增产、增效的目标。

  7. 一、项目概述 技术指标及完成情况

  8. 二、关键成果及其先进性 （1）开发完善了智能化精量灌溉决策模型(IPIC v3.0)。该模型以作物需水信息诊断为基础，综合考虑土壤、作物和气象等环境因子的影响，开展基于单一指标的灌溉预报和基于多指标的模糊决策。通过改进和完善，升级后的模型具有良好的通用性，适应于多种地区、多种作物类型和多种灌溉方式。该模型09年获得国家软件著作权登记。 （2）研发了在线式作物冠气温差监测系统，该系统可实时、连续、全方位的监测作物冠气温差的变化，为作物的精量灌溉提供准确、精细的田间实测数据。该系统09年获得国家发明专利。

  9. 二、关键成果及其先进性 （3）研发了作物水分信息采集与精量灌溉控制系统。该系统以智能化灌溉决策模型为实时决策中枢，实现了田间水分信息采集和灌溉的自动化远程控制。系统采用先进的总线控制方式，易于连接，运行稳定，并降低了成本。 （4）分别在新疆和北京建立了控制面积1200亩的精量控制灌溉示范区，将研发的灌溉决策模型和控制系统用于不同气候条件和作物类型，取得了良好的应用效果。达到了节水、增产和减少化肥流失的目标。

  10. 三、成果取得方式及其创新点 3.1 精量灌溉决策模型（IPIC v3.0） 模型登录界面 模型主界面

  11. 三、成果取得方式及其创新点 3.1 精量灌溉决策模型（IPIC v3.0） 功能： （1）作物及环境因子基本数据的采集、整理和分析； （2）灌溉决策指标的计算和预报； （3）基于单一指标的灌溉决策； （4）依据多指标的综合模糊灌溉决策。 • 创新点： • 以作物需水信息诊断为基础、综合考虑土壤和气象等环境因子的影响，采用模糊逻辑和人工神经网络技术解决灌溉决策中的复杂、模糊、高度非线性问题，克服了常规确定性模型通用性差的缺陷，提高了灌溉决策的可靠性。

  12. 三、成果取得方式及其创新点

  13. 三、成果取得方式及其创新点 3.2 在线式作物冠气温差监测系统 冠气温差能够较好反应作物水分状况，以往采用手持红外测温枪监测，不能得到实时连续的数据，本系统较好地解决了上述问题。

  14. 三、成果取得方式及其创新点 监测控制界面 系统结构

  15. 作物冠气温差季变化过程 三、成果取得方式及其创新点 日变化过程

  16. 三、成果取得方式及其创新点

  17. 三、成果取得方式及其创新点 3.3 精量灌溉控制系统

  18. 三、成果取得方式及其创新点 系统组成： （1）水泵控制系统：采用变频恒压控制器控制水泵的开启和关闭； （2）田间管网和电磁阀系统：干管设总阀，支管设分水阀，每个田块设一个出水阀； （3）田间控制器（下位机）：分单元控制不同地块的水分数据采集和电磁阀的开闭； （4）控制软件：实现灌溉控制指令（开关量）的输出和田间实时数据的采集； （5）中心控制机（上位机）：连接田间控器和控制对象，对水泵和田间灌溉闸阀实现自动控制和手动控制。

  19. 三、成果取得方式及其创新点 控制系统软件 创新点： 系统采用总线控制，易于连接，运行稳定，并降低了成本；可利用网络技术实现灌溉的远程实时监控，提高了灌溉的自动化程度。

  20. 四、示范应用情况 分别在新疆和北京建立了两个智能化精量控制灌溉示范区。 ﹡新疆库尔勒地区和硕县，干旱气候区， 种植作物为辣椒，控制面积700亩;﹡北京大兴区采育镇，半干旱半湿润气候区， 种植作物为葡萄，控制面积500亩。

  21. 四、示范应用情况 中心控制系统 田间灌溉控制器

  22. 四、示范应用情况 田间水分传感器安装

  23. 四、示范应用情况 实施效果

  24. 四、示范应用情况 科育葡萄园示范区施工现场 电磁阀安装 控制器连接

  25. 四、示范应用情况 科育葡萄园示范区灌溉控制系统 主控界面 中心控制机

  26. 四、示范应用情况 示范区简介

  27. 五、应用效果及前景 T1（1区/2区/3区） 不灌溉； T2（7区/8区/9区） 根据冠层红外温度进行灌溉决策和控制； T3（13区/14区/15区）根据土壤水分下限进行灌溉决策和控制； T4（19区/20区/21区）根据土壤水分下限和冠层温度综合决策； T5（25区/26区/27区）根据当地习惯灌溉，灌至水满畦田为止。

  28. 五、应用效果及前景

  29. 五、应用效果及前景

  30. 五、应用效果及前景 采用精量控制灌溉比常规灌溉 • 灌水量减少30％－35％ • 产量提高15％－18％ • 作物水分利用效率提高22％－24％

  31. 五、应用效果及前景 • 随着我国农业种植结构的调整和农村经济条件的不断改善，许多企业将农业开发作为投资热点，我国农业的工业化和规模化生产正迅速发展; • 农业的规模化生产以及喷微灌等先进灌水方法的推广，不仅对实施精量灌溉提出了迫切需求，也为其应用创造了条件; • 利用智能化灌溉决策与控制系统，可在灌溉的同时自动配比施肥，减少对农田生态系统的负面影响，既有经济效益，也有生态环境效益。 据此可以预测，本课题的研究成果将有很好应用前景。

  32. 在2011年杨陵农业科技 成果展览会上参展 五、应用效果及前景 在2010年中国-东盟 博览会上参展

  33. 敬请各位专家指教！ 谢 谢!

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