農業以土而立、以肥而興、以水而旺。水是農作物的生命之源,肥料為土壤提供充足的養分,是高產增收的重要保障。長久以來,我國農業用水與肥料利用率都處于較低水平,同時,肥料的不合理施用造成了土壤肥力破壞、土壤污染、面源污染等一系列問題,嚴重影響了農業的可持續發展。
"最開始只是書本上的理論模型,真到了田間才發現問題復雜得多。"回憶起研發歷程,團隊負責人曾怡驊感慨萬千。2023年暑假,團隊首次赴黑龍江調研時發現,傳統灌溉系統存在三大痛點:水流紊亂導致泥沙淤積、人工施肥誤差率達40%、水資源浪費超50%。為解決這些難題,七名來自電信工程、農業工程等專業的學生組成跨學科團隊,開啟了探索之旅。
在北京郵電大學信通學院的實驗室里,團隊的同學們正在緊張地調試他們研發的智慧水渠控制系統。團隊負責人曾怡驊正在電腦上仔細分析從模擬渠道采集的實時數據,實驗室里布滿了各種傳感器、電路板和線纜。為了測試系統在不同環境下的性能,他們在實驗室一角搭建了一個小型水渠模型,模擬真實的灌溉場景,并通過無人機和傳感器采集不同地塊的濕度、坡度數據。
團隊面向智慧農業研發的新一代協同控制系統。裝置以嵌入式智能芯片為核心構建"水聯網",通過5G網絡實時接收田間墑情數據,依托邊緣計算算法動態解析需水規律,驅動12臺閘門組成分布式協同網絡,實現干渠水量智能調配。在北郵工程實訓中心,團隊成員反復打磨閘門結構模型。傳統閘門只能在0-30度間啟閉,我們通過流體力學仿真優化,首創0-90度無級調節翻轉閘門,這個角度能讓水流沖刷力提升3倍,淤積率降低70%。
團隊研究的配套系統準備以"高性價比+精準智能"雙輪驅動打開農業物聯網新賽道,整體產品集自動化、智能化、協同化為一體,無需人工手動去田間開啟、關閉閘門,且水流量、流速,田間需水量可以根據設計灌水定額,精準保證農作物處于最適水位范圍之間,極大促進水稻產量的提升和水稻種植品質的提升。
但目前團隊產品尚未進入市場,未來需要進一步收集、分析試用的質量數據,進一步驗證產品,評估其推廣性和對日常使用適用性。
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