“海纳百创,科技兴农”创新创业成果展

中国农业大学团委  |  2021-03-18

项目介绍:


水肥一体化作为现代农业的“一号技术”,是未来农业的发展方向。以色列等长期垄断了世界高端节水设备的生产,但其灌溉控制系统主要应用于高尔夫球场且价格高昂。我国的水肥一体化产品虽然做到了自动控制,但尚未实现智能决策。开发能实现智能决策的水肥一体化设备具有广阔前景。


项目团队设计的水肥一体化系统主要应用于温室设施节水灌溉,包括作物需水需肥信息采集单元、中央控制单元、灌溉施肥单元和日常监测单元。系统定时自动监测作物冠层温度与影像判断需水需肥信息;利用无线发送模块将信息传递给中央控制单元,计算出精确的需水需肥量并控制灌溉施肥单元区域化精确执行。作物生长记录表对灌溉施肥信息建立电子化档案,实现横纵对比和系统优化,为作物健康生长提供全面保障。



决定做这个项目的契机是什么?


中国是世界贫水国之一,而我国农业用水占全国用水总量的百分之六十以上,农业节水可以说是刻不容缓的。水肥一体化凭借它的节水节肥,是农业灌溉的一大方向。


我们团队在节水灌溉公司调研的时候发现,目前国内水肥一体化产品仅仅能实现自动控制,没有解决基于作物需水需肥信息实现水肥施用的智能决策问题;国外没有针对温室大棚的水肥一体化产品,并且价格非常高昂。因此,我们希望可以在温室设施节水方面做出一些努力,为农业节水做出自己的一点贡献,就选择了这个项目。


其实开始是做校内urp项目,老师给我们机会深入实际,充分了解之后选择题目,开始了这个项目。之后也是不断完善,参加了农水创和兴农杯等比赛。



项目组是怎么组建的?


因为我们这个涉及到灌溉施肥等原理还有整个装置的实现,就有水院和信电的同学来分别负责。经管的同学主要负责市场商业部分。组建初期也是考虑到各个专业的不同,分工合作会更有效率。


我自己是水院的,就找到一位水院同学想组队做这个项目。信电同学是在英语课上认识的,联系了他,刚好她也对这个项目有兴趣。经管的一位同学其实是水院转专业过去的,联系了她,她也愿意参加,另一位经管同学是她的朋友。就这样,我们组成了一队。


(第一届全国大学生农业水利工程及相关专业创新设计大赛特等奖)


可以介绍一下项目的原理、核心技术和社会价值吗?


概述性介绍:

基于作物水分亏缺指数和冠层影像的智能水肥一体化灌溉系统主要应用于温室设施节水灌溉,包括作物需水、需肥信息采集单元,存储有作物生长信息的中央控制单元,灌溉施肥单元和日常监测单元。对于温室大棚不同区域的缺水缺肥状况实现分布式控制,建立电子档案,提高水肥利用效率。 



原理:

采用高清图像 RGB 分析和热成像冠层温度测定相结合的办法对作物生长状况及水肥需求进行决策。定期监测作物冠层影像信息,分析红、蓝两种波长光的吸收状况,通过作物叶片颜色指标与SPAD值之间的关系判断需肥量。通过热成像仪测定冠层温度信息,根据CWSI值与叶气温差、水汽压差、冠层温度之间的关系得出温度信息,判断需水量信息。对于每一个控制单元,都采用1/4清水、1/2肥水,1/4清水的模式执行。


核心技术:

1、排除背景因素。利用RGB值的区分度消除土地影响。2、判断作物生长状况。通过热成像仪获取的冠层温度与摄像机获得的冠层影像判断作物需水需肥量。3、集散控制,系统可靠性高。


社会价值:

传统的灌溉施肥,水肥供需不协调,与作物需水需肥规律不一致,水肥利用效率低。水肥一体化是“资源节约、环境友好、优质高效”现代农业的“一号技术”,目前我国水肥一体化产品仅仅做到自动控制,其节水节肥效率并未充分利用,作物生长无法一直达到最优状态。团队项目可以很好地解决智能决策的问题,实时量化控制,低成本实现智能灌溉,希望能够为农业节水贡献一份力量。 


在看完小记者的采访内容之后,大家一定都对“分布式智能水肥一体化灌溉系统设计”团队充满了敬佩和赞美。


成功看似容易却无比艰辛,“分布式智能水肥一体化灌溉系统设计”团队耀眼成绩和不凡实力的背后,其实是一群志同道合的年轻人关于梦想与追求的故事。随时间的推移和经验的积累,我们也相信他/她们的故事将会变得越发精彩。


相信“分布式智能水肥一体化灌溉系统设计”团队在未来一定会有更好的创新理念和实践成果,祝愿“分布式智能水肥一体化灌溉系统设计”团队越来越好!

责任编辑:曹竞