精准节水灌溉控制技术

第1章绪论

1.1我国水资源概况及精准节水灌溉的意义

1.1.1水资源概述

1.1.2人类长期面临的水资源问题

1.2灌溉控制技术的范畴及其发展现状

1.2.1灌溉控制技术的范畴

1.2.2我国灌溉控制技术现状及发展

1.3按植物生命需水状况精准节水灌溉控制技术概况

第2章土壤、植物以及水之间的关系

2.1引言

2.2土壤

2.2.1土壤质地及分类

2.2.2土壤结构及分类

2.2.3土壤容重、孔隙度及湿度

2.3植物

2.3.1植物成长

2.3.2植物结构

2.4水

2.4.1水和土壤

2.4.2水和植物

2.5小结

第3章水分采集方法

3.1引言

3.2土壤水分采集方法

3.2.1烘干法

3.2.2瓶筒法测量土壤含水量

3.2.3中子衰减法测量土壤含水量

3.2.4张力计式土壤水分传感器

3.2.5近红外反射法测量土壤含水量

3.2.6介电法速测土壤含水量

3.3植物茎体水分采集方法

3.3.1直接法

3.3.2间接法

3.4小结

第4章水分传感器的理论基础及测量方法

4.1引言

4.2土壤水分传感器的理论基础及测量方法

4.2.1土壤水分介电测量的理论基础8

4.2.2土壤介电测量的通用模型4

4.2.3电极化和介电常数

4.2.4介电弛豫和德拜方程

4.2.5测试频率的确定

4.2.6基于驻波率（SWR）原理的快速测量方法

4.2.7基于传输线阻抗原理的快速测量方法

4.2.8基于电磁场理论的分析方法

4.3植物茎体水分传感器的理论基础及测量方法

4.3.1植物茎体的宏观构造及水分分布变异

4.3.2.植物茎体水的存在形式及水分分布变异

4.3.3植物的介电特性

4.3.4植物茎体含水率与介电常数的标定关系

4.4小结

第5章水分传感器的结构研究

5.1引言

5.2土壤水分传感器结构研究

5.2.1单针式结构

5.2.2两针式结构

5.2.3三针式结构

5.2.4平行四针式结构

5.3植物茎体水分传感器结构研究

5.4BD-I型土壤水分传感器探头结构设计

5.4.1四针等长土壤水分探头的特征阻抗模型

5.4.2四针不等长型土壤水分探头的阻抗模型

5.4.3BD-I型土壤水分探头阻抗模型的试验验证

5.5BD-II型植物茎体水分传感器探头结构设计

5.6传感器总体电路设计

5.6.1检波电路的设计

5.6.2显示仪表电路的设计

5.6.3电池充电电路

5.7小结

第6章传感器性能分析研究

6.1引言

6.2传感器的能量分布及测量敏感度分析

6.2.1空间敏感度的定义

6.2.2BD-II型水分传感器测量敏感度分析

6.2.3BD-I型水分传感器探头的测量敏感度分析

6.3BD-I型传感器性能分析研究

6.3.1测量数据的处理方法

6.3.2BD-I型传感器的静、动态特性

6.3.3BD-I型传感器的一致性分析

6.3.4BD-I型传感器测量结果受土壤质地影响的分析

6.3.5BD-I与TDR、FD型土壤水分传感器性能对比分析

6.3.6用BD-I型土壤水分传感器监测作物土壤墒情

6.4BD-II型传感器性能分析研究

6.4.1有机溶液介电常数测量实验

6.4.2烘干标定实验

6.4.3植物体积含水率实时测量实验

6.5小结

第7章精准节水灌溉控制系统体系

7.1引言

7.2精准节水灌溉控制系统网络组成

7.2.1基于现场总线式灌溉控制系统

7.2.2几种常用的总线控制网络

7.2.3基于Zigbee无线传感器网络的精准灌溉控制系统

7.3小结

第8章按植物生命需水状况精准节水灌溉控制技术应用实例

8.1引言

8.2系统设计

8.2.1设计思想

8.2.2系统组成

8.2.3系统的生物学依据

8.2.4系统工作原理

8.2.5系统硬件设计

8.2.6灌溉监测控制器

8.2.7系统监控器

8.2.8系统控制结构

8.2.9系统控制轮灌区的划分原则

8.2.10灌溉小区土壤含水率预设值的整定

8.2.11系统运行参数

8.3工程实施

8.3.1区域划分

8.3.2传感器的埋设

8.3.3控制线缆埋设和喷头安装

8.4实际运行及结果分析

8.5小结

参考文献

　　本书以植物生命需水状况和土壤墒情为依据，提出了精准灌溉新思路。主要内容如下：1)详细阐述了我国水资源概况及精准节水灌溉的意义，叙述了灌溉控制技术的范畴及其发展现状，并介绍了按植物生命需水状况精准节水灌溉控制技术概况；2)将土壤植物水作为一个大系统，研究三者之间的密切相关性，以此作为按植物生命需水状况精准节水灌溉控制系统的理论依据；3)系统地阐述了精准灌溉控制系统的结构，分别提出了基于现场总线式和无线传感器网络式的精准灌溉控制体系结构，给出了硬件实现及软件设计方案；4)详细叙述了土壤水分及植物茎体含水率的采集方法，并对各种方法的优缺点及可行性进行分析；5)阐述了基于介质介电特性的水分传感器的理论基础及测量方法、传感器的结构设计、传感器的测量敏感度；对BD-I型土壤水分传感器和BD-II型植物水分传感器的性能作了详细说明，并通过系统的实验，证明其有效性；……　　本书详细阐述了土壤墒情及植物茎体含水率测量方法，及土壤水分传感器和植物茎体水分传感器的工作原理和研制过程，经过大量实验，验证了传感器具有较高的可靠性、一致性和稳定性。以此为基础，研制出了按植物需求精准节水灌溉自动调控系统，并成功应用到北京奥运项目民族大道精准节水灌溉项目，证明了此系统具有较高的可用性。　　本书适合节水灌溉研究学者、农林高等院校的教师及学生、节水灌溉工程设计人员、节水灌溉施工技术人员阅读。