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基于et蒸散量及气象数据进行决策的土壤湿度预警智能灌溉系统【字数:11450】

2024-02-25 16:58编辑: www.jxszl.com景先生毕设
国内现在的智能灌溉技术与国外发展相比较为落后,缺少完善的智能灌溉管理系统,为改善这一现状,对智慧灌溉系统的开发建设提出了一个较为全面的设计方案。系统采用多层体系架构,采用MySQL作为数据库,利用JAVA语言结合Spring Boot框架进行开发,构建综合性自动化灌溉决策的系统。系统能够对土壤湿度进行预警,并且基于蒸散量和未来短期降雨量进行灌溉决策。随着系统的不断改进和优化,能够为农业生产提供更加合理的灌溉决策,改善水资源利用状况。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1.绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 国内外研究状况 2
1.3 研究的目的和内容 2
2.系统分析 3
2.1 业务需求分析 3
2.2 用户需求分析 4
3.功能模块分析 5
3.1 普通用户功能模块 6
3.2 管理员功能模块 7
3.3 总体模块设计 7
4.开发平台及应用技术 8
4.1 STS简介 8
4.2 Spring Boot简介 8
4.3 MySQL数据库 8
4.4 Mybaits持久层框架 8
4.5 Quartz框架 8
4.6 B/S架构 8
4.7 Maven 8
5.数据库设计 9
5.1 数据库概要设计 9
5.2 数据库详细设计 11
5.3 类图详情 13
6.主要功能实现 14
6.1 农田情况实时浏览 14
6.2 监测任务创建及停止 15
6.3 用户注册登录功能 16
6.4 添加及显示土地功能 16
6.5 灌溉记录查询功能 17
6.6 地图展示界面 18
6.7 在线天气查询 19
7.系统测试 20
7.1 注册/登录用例 20
7.2 添加/更 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: ^351916072
新土地用例 20
7.3 添加灌溉监测任务用例 20
7.4 添加自定义参数用例 21
7.5 更新作物信息用例 21
8.总结与展望 21
8.1 总结 21
8.2 展望 21
基于ET蒸散量及气象数据进行决策的
土壤湿度预警智能灌溉系统
引言
引言:由于水资源日益紧张,世界各国都开始积极探索科学高效的节水措施和方法,农业作为国之根本产业,对水资源需求极大,如何在农业生产生活中有效利用水资源对产业发展极其重要。时至今日,计算机控制技术在中国众多领域获得了空前未有的广泛应用,使绝大多数产业都结合信息化技术进行转型升级,管理方式也从人为控制形式转变为以计算机控制技术为手段的先进的自动化监测控制管理模式[1]。在新时代的“互联网+”浪潮中,灌溉技术与信息智能技术合理结合将有效提高水资源利用率。
1.绪论
1.1 问题的提出
提高农业灌溉用水的效率一直是中国农业产业发展中的重要发展议题之一。由于我国人口基数大并且具有淡水资源稀缺的形式,人均占有淡水资源量少,水资源应当合理规划利用。农业灌溉用水在水资源消耗中占比很大,为了提高作物水分吸收利用的效率,在农业生产中可以选择喷灌、滴灌等精细化灌溉方式。但是在灌溉过程中,决策的不合理性可能会导致生长环境的水量无法满足作物生长合理需求,如果灌溉过量则会造成土壤深层渗漏甚至径流,带走土壤养分,破坏土壤源,对后续种植都带来不利后果[2]。良好的灌溉决策方法能满足作物生长的基本需求,促进作物的生长质量和作物产量,并且能够对水资源高效利用。
作为物联网技术在农业领域中经典应用场景之一,智能灌溉系统在种植型农业和都市园林灌溉等领域中减少了大量的水资源消耗。智能灌溉系统的产生能有效地实现对土地环境的远程实时监控,实时监测土壤湿度进行灌溉预报与决策,并结合天气气象预报数据,对灌溉决策进行合理改善,防止过度灌溉。为农业生产的参与者提供了一种强大有效的解决方案,解放他们的双手,改变了以前原始的依赖自然天气的好坏决定农业生产的状况[3]。
国内外研究状况
1.2.1 国外研究状况
在国外许多发达国家,利用物联网传感器等结合计算机技术进行农业用水智慧灌溉已经达到很高的技术水平。以色列属于在这一领域具有代表性成功经验的国家,以色列在农业技术与计算机电子信息技术的结合处于国际社会的前列,水资源利用自动化以及工业信息化建设在以色列的应用十分普遍[14]。
在以色列,在农业生产中,浇灌方式普遍采用滴灌或者是微灌技术,其中微灌方式普遍都是利用计算机进行信息控制,将湿度传感器埋在与土壤里,这种物联网设备可以实时地将土壤湿度信息传送回计算机数据端[4]。
美国是国际社会中使用微灌技术面积最广的国家,原因之一是美国在对于电磁阀等设备的研究中具有大量相关经验,设备的款式品类较为全面。有一些电磁阀具备多频次工作的能力,支持在24小时的时间里进行重复工作,设备属性较为贴合微灌这种需要频繁开启和关闭的浇灌方式[4]。
1.2.2 国内研究状况
在灌溉领域内,我国现在的技术发展水平与技术成熟的地区相比有着不小的差距,一系列应用场景多元并且具备强大功能的数字式灌溉控制器已经在许多发达国家生产并投入农业生产使用[5]。但是我们国家在农业用水灌溉方面,在大多数农村基层还停留在以人力劳动为基础的灌溉方式上。据国土资源部、水利部的统计,在节水灌溉方面,节水灌溉工程面积由2010年的2,731万公顷上升到2014年的2,902万公顷,年复合增速1.50%,节水面积占有效灌溉面积比重呈现波动趋势,在2012年占比最高,为50%,其余各年份在45%上下波动。在全国范围内,依然存在接近一半面积的耕地没有配备用于灌溉的机械设施,还是属于原始的依赖自然天气的好坏决定农业生产的状况。在我国,农业生产中对灌溉用水的利用效率低下,加大力度促进节水灌溉技术发展,不仅对缓解我国水资源紧张态势起到积极作用,也能够服务于节约型社会的构建,促进水生态文明体系建设[5]。
由于我们国家具有地域广大,气候多变,农作物多样,地质结构复杂等客观因素,研发具有“普适性”的灌溉系统有一定难度,并且系统是否具有实际应用的能力,预测算法是否经得住推敲都需要进行长时间的试验。不过越来越多的研究团队与学者认识到了这一问题,开始从多角度,多切入点结合计算机技术尝试解决这一问题。

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