科创中国

灌区用水量测与控制信息化技术是实现精量灌溉和智能化用水管理的根本途径之一。课题主要研究灌区作物耗水信息广域监测技术，取得的成果如下： （1）创新开发了可应用大面积作物需水估算的无人机遥感系列产品 现有技术水平：作物需水和冠层温度变化有很大关系，可以利用无人机热红外遥感系统进行大面积监测。但现有无人机热红外遥感系统由于缺少位置监测模块而导致图像位置信息和照片对应出现混乱，无法拼接，只能用单张照片进行分析，覆盖面积只有几十亩，无人机遥感监测效率低。 课题技术突破与创新：课题开发了无人机热红外遥感图像位置信息提取模块，位置信息与图像严格对应，图像可以拼接，实现大面积分析，覆盖面积成百上千亩，使无人机飞行和数据分析效率提高了几倍，从技术和设备条件上为无人机遥感在灌区作物需水监测应用铺平了道路，该技术填补了国内外空白。 （2）开发出多套作物耗水无人机遥感解译诊断模型 现有技术水平：目前技术集中在无人机作物识别、作物高度、作物覆盖度、作物叶绿素、作物叶面积、作物冠层温度等遥感模型研究，但作物胁迫信息的监测很少。 课题技术突破与创新：在作物生长信息无人机遥感监测的技术基础上，课题研究提出了基于作物系数Kc法、作物缺水指数CWSI法的无人机遥感监测模型和技术2套，以及基于能量平衡法的ET无人机遥感监测模型，提出了一种全新的缺水指数MGDEXG可见光遥感模型。 （3）探明了非标准断面渠道断面流速分布规律并提出测流技术 集成针对非标准断面渠道的监测平台，以断面分区理论为创新，研究过流断面中水流沿壁面法向方向流速分布规律，构建渠道流场模型，为预测非标准断面渠道水动力信息提供一种高精度的手段。 （4）创新开发出了基于霍尔传感器的高精度渠道水位监测设备 根据洛伦兹力的作用和传感器件感应水位变化，检测输出电压的信号的强弱，精确监测水面位置，以此为原理开发了水位监测设备。与现有的磁浮子水位计点断式读数方式相比，设备精度对器件的布置密度依赖减少，精度可以达到毫米级。 （5）开发出一种全新的堰高可调的水量控制设备 堰高可调控水设备以单向柔性板材，单向柔性挡水板材为核心部件，可以通过闸板的移动和单向卷曲改变控水设备开度。与底孔式出流设备相比，可以在稳定流量的同时稳定水位。与底升式的堰式控水设备相比，减少了设备的开挖和维修的工程量。在水量控制设备完全打开时，闸板顶部与渠底齐平，不影响水流中泥沙和漂浮物等的输移。 （6）开发出了一种内嵌式复合结构壁管道流量测定技术及设备 提出了内嵌式超声波测流的新型管材流量测定技术，研发出测流设备，设备满足无损测量条件，不干扰水流（水头损失小），测量成本适中，测量手段可靠，量测过程连续、完整，安装简单，适用范围广泛，测流精准，不受复合管壁干扰。 （7）开发出了一种大口径管道流量监测设备 研究管道平均流速与管道顶部与底部压差的关系，开发可靠准确的大口径管道流量监测设备；提出多组压差及超声波时差法管道流速技术方案，该方法成本适中，测流精度较高。开发出了样机，并在灌区进行了测试。 （8）开发出了一种远程可控型输配水管网流量测控一体化装置 采用物联网技术和微功耗技术并结合测控分离技术，开发出远程可控型输配水管网流量测控一体化装置，且满足不同管道控制需求。完成了基于物联网技术的远程可控型输配水管网流量测控一体化装置的样机开发，包括有线传输和无线数传两种内部通讯方式，可以保证各种使用条件下均可安全监测管道阀门运行状态。 课题研发的技术和设备都在灌区进行了试验、示范，投入市场后以显著提高灌区自动化管理水平，节约农业用水成本，提高灌溉水利用效率。课题实施对发展农业生产、农村经济、农民增收有积极的作用，对缓解我国旱区农业用水紧张状况和生态用水矛盾，促进我国旱区生态环境趋向良性发展，提高农业综合生产能力和可持续发展能力，推动农业现代化具有重要意义。