一種智能式灌溉快速診斷裝置與方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)設備技術領域，具體涉及一種灌溉快速診斷裝置和方法。
【背景技術】
[0002] 我國水資源形式嚴峻，水問題嚴重制約著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)村發(fā)展。在農(nóng)業(yè)用水 中，農(nóng)田灌溉用水占到其九成以上，因此，發(fā)展節(jié)水灌溉是促進我國水資源可持續(xù)利用，保 障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。然而，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，農(nóng)民受傳統(tǒng)意識影響，憑經(jīng)驗灌 溉、憑主觀人為因素進行灌溉管理的問題比較突出，灌溉管理方式既達不到節(jié)水灌溉技術 的要求，又不能有效保證作物需求，降低了灌溉用水的產(chǎn)出效益。因此，科學的灌溉診斷技 術對于我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常重要。
[0003] 目前，現(xiàn)有技術中有幾種基于土壤水分狀況進行灌溉診斷的技術方案如下說明：
[0004] 第一種方案為：基于土壤墑情信息的無線智能灌溉系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)可將墑情 采集站與氣象站采集的相關數(shù)據(jù)發(fā)到控制單元進行灌溉分析與決策，控制單元根據(jù)決策結 果控制灌溉單元進行自動化的灌溉；
[0005] 第二種方案為：田間智能灌溉在線控制管理方法，該方法中所述系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng) 平臺進行智能灌溉控制與管理，使用較為先進的土壤水環(huán)境檢測設備對土壤墑情進行監(jiān) 測。
[0006] 然后現(xiàn)有的方案給出的灌溉建議并沒有綜合考慮未來天氣狀況、地理位置、不同 作物等等各種因素，導致給出的建議可靠性降低。且現(xiàn)有的技術普遍需要在田間布設大量 數(shù)據(jù)采集設備，如土壤墑情傳感器、田間小型氣象站等。導致系統(tǒng)結構復雜，總體造價較昂 貴，對田間土壤的擾動較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術問題是：解決現(xiàn)有的灌溉快速診斷裝置為考慮未來天氣狀 況、地理位置、不同作物等等各種因素，導致給出的建議可靠性降低。
[0008] 為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種灌溉快速診斷裝置與方法。
[0009] 依據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種的灌溉快速診斷裝方法，包括：
[0010] 獲取土壤水分數(shù)據(jù)；
[0011] 獲取地塊的天氣數(shù)據(jù)、種植作物信息、土壤種類；
[0012] 綜合天氣數(shù)據(jù)、種植作物信息、土壤種類以及土壤水分數(shù)據(jù)，生成并輸出作物的灌 溉建議。
[0013] 優(yōu)選地，天氣數(shù)據(jù)包括當日天氣數(shù)據(jù)和預報期內(nèi)的天氣數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選地，綜合天氣數(shù)據(jù)、土壤種類、土壤水分數(shù)據(jù)和種植作物信息，生成并輸出作 物的灌溉建議包括：
[0015] 根據(jù)天氣數(shù)據(jù)、土壤種類、土壤水分數(shù)據(jù)和種植作物信息，計算作物當前所處生育 期的灌水下限比率以及作物在預報期內(nèi)每一預報日的根區(qū)平均含水率；
[0016] 當?shù)谝活A報日的根區(qū)平均含水率小于灌水下限比率時，查看第一預報日的天氣數(shù) 據(jù)：
[0017] 若第一預報日的天氣數(shù)據(jù)顯示不下雨，則生成在第一預報日灌溉的建議；
[0018] 若第一預報日的天氣數(shù)據(jù)顯示下雨，則生成根據(jù)第一預報日的實際降雨情況，在 第一預報日當天再次診斷的建議；
[0019] 當?shù)诙A報日的根區(qū)平均含水率大于灌水下限比率時，則生成暫不需要灌溉的建 議，并計算距離下次診斷的天數(shù)。
[0020] 優(yōu)選地，
[0021] 預報期內(nèi)每一預報日的根區(qū)平均含水率計算滿足下式：
[0023] 其中，Θ i為第i日的根區(qū)平均含水率；i為預報日的天數(shù)；z為作物本生育期內(nèi)計 劃濕潤層深度；獲進行灌溉診斷當天的根區(qū)平均含水率；ETm為預報期內(nèi)作物的耗水量總 和；
[0024] 作物的灌水下限比率計算滿足下式：
[0025] Θ 下=FcX0Tt
[0026] θ τ為當前灌水下限；F。為田間持水量；Θ Tt為各生育期土壤水分下限。
[0027] 依據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種灌溉快速診斷裝置，包括：土壤數(shù)據(jù)采集器和 主機；
[0028] 土壤數(shù)據(jù)采集器與主機相連；
[0029] 主機獲取地塊所在地區(qū)的天氣數(shù)據(jù)、收集地塊的土壤信息和種植作物信息；綜合 天氣數(shù)據(jù)、土壤信息以及種植作物信息生成所述作物的灌溉建議并輸出；
[0030] 土壤信息包括土壤水分含量和土壤種類；
[0031 ] 土壤水分含量是土壤數(shù)據(jù)采集器采集的。
[0032] 優(yōu)選地，主機還包括定位單元，
[0033] 定位單元獲取地塊的位置信息。
[0034] 優(yōu)選地，主機還包括通信單元，
[0035] 通信單元用于從網(wǎng)絡獲取地塊所在地區(qū)的天氣數(shù)據(jù)信息。。
[0036] 優(yōu)選地，種植作物信息、土壤種類是預先存儲在所述主機中的；或，
[0037] 根據(jù)現(xiàn)場情況錄入的。
[0038] 優(yōu)選地，還包括存儲單元，存儲單元用于存儲灌溉診斷之日前的灌溉時間以及灌 溉建議的記錄和灌溉診斷之日前已經(jīng)診斷過的地塊信息及種植在該地塊上的作物信息。 [0039] 優(yōu)選地，存儲單元，根據(jù)地塊信息判斷：
[0040] 若地塊的記錄已經(jīng)存儲過，則讀取地塊的記錄；
[0041] 若地塊的記錄沒有存儲過，則新建地塊記錄，并保存本次灌溉診斷時輸入的地塊 信息以及作物信息。
[0042] 本發(fā)明提供了一種灌溉快速診斷裝置與方法。該灌溉快速診斷裝方法獲取土壤水 分數(shù)據(jù)、獲取地塊的當日及預報期內(nèi)的天氣數(shù)據(jù)、作物的信息、土壤種類；并根據(jù)上述信息 計算作物的灌水下限比率以及預報期內(nèi)每一預報日的根區(qū)平均含水率，分析比較根區(qū)平均 含水率及灌水下限比率，生成灌溉建議。相比于現(xiàn)有的灌溉診斷方法，本發(fā)明可針對不同地 區(qū)、不同作物、不同土壤質地以及不同灌溉方式的地塊生成智能灌溉建議。同時，在進行灌 溉決策時，綜合考慮了作物實際耗水特點與預報期內(nèi)天氣狀況，可為用戶提供較為科學合 理的灌溉建議，從一定程度上克服了人為憑經(jīng)驗灌溉的弊端。此外，本發(fā)明減少了土壤數(shù)據(jù) 采集器的數(shù)量，避免了布設多個采集器對土壤的擾動，降低裝置成本，提高經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0043] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領域普通 技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：
[0044]圖1是本發(fā)明第一實施例提供的灌溉快速診斷方法流程圖；
[0045] 圖2是圖1所示灌溉決策步驟的流程圖；
[0046] 圖3是本發(fā)明第二實施例提供的灌溉快速診斷裝置示意圖；
[0047] 圖4是本發(fā)明第二實施例提供的灌溉快速診斷裝置內(nèi)部單元示意圖。
【具體實施方式】
[0048] 下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0049] 實施例1
[0050] 本實施例提供了一種灌溉快速診斷裝方法，包括：
[0051] S101、預置當前根區(qū)平均含水率模型、某一地區(qū)的參照作物需水量ET。預報模型以 及相應的一系列參數(shù)，并將上述模型以及參數(shù)保存在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。具體的子步驟描述如 下：
[0052] S1011、將某一地區(qū)的一系列參數(shù)預置在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中。
[0053] 需要說明的是，每一個參數(shù)數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)均代表了某一地區(qū)作物、土壤、天氣等 因素的特征。因各個地區(qū)地域條件不同，預置在裝置中的參數(shù)數(shù)據(jù)庫為一個或多個。每個 參數(shù)數(shù)據(jù)庫均以某一區(qū)域中代表氣象站的名稱來命名。
[0054] 其中，參數(shù)數(shù)據(jù)庫的包含參數(shù)為：
[0055] a)作物類參數(shù)：包括該站點所代表地區(qū)主要作物種類；作物各生育期時長。其中， 各生育期為聯(lián)合國糧食與農(nóng)業(yè)組織FA0推薦的分段單值平均法中的初始生長期、快速發(fā)育 期、生育中期以及成熟期。初始生長期、快速發(fā)育期、生育中期以及成熟期的時長分別用山、 d2、d3、d4來表示（單位：天）；作物各生育期作物系數(shù)：初始生長期、生育中期、成熟期的作物 系數(shù)分別為K"ni、K。^、K_d作物在不同灌溉方式下的（溝灌、畦灌、滴灌等），初始生長期、 快速發(fā)育期、生育中期、成熟期的計劃濕潤層深度分別用Zl、z2、z3、z 4表示（單位：mm);作 物在不同灌溉方式下的初始生長期、快速發(fā)育期、生育中期、成熟期的灌水下限ΘΤ1、ΘΤ2、 Θ下3、θ下4(以田間持水量Fc的百分比計，％)。