CN110214506A - 水肥管控方法及系统 - Google Patents

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CN110214506A CN201910560804.XA CN201910560804A CN110214506A CN 110214506 A CN110214506 A CN 110214506A CN 201910560804 A CN201910560804 A CN 201910560804A CN 110214506 A CN110214506 A CN 110214506A
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赵倩
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Abstract

本发明提供一种水肥管控方法及系统，方法包括：根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。本发明通过对浇灌施肥数据进行分析处理，自动决策灌溉和施肥，更加精准和科学。

Description

水肥管控方法及系统
技术领域
本发明属于农业信息化技术领域，尤其涉及一种水肥管控方法及系统。
背景技术
现代农业的发展需要高水平的自动化设备推动种植业水平的提高。但由于水资源日益短缺，土壤、化肥、环境污染问题日益严重，人力成本日益增加，能源消耗日益严重，而这些问题的解决需要依靠科学的水肥调控技术。
当前大型园区大田作物的灌溉施肥形式多种多样，大多是采用简易的自动灌溉施肥设备，灌溉量和施肥量仍然是根据粗放的经验确定或者定时定量灌溉，缺乏科学的依据。无论低端或高端的现有灌溉施肥设备，只能满足一种或者几种作物的灌溉施肥需求，只是从单台设备来管理决策，不能对大型园区大田灌溉施肥信息进行智能管控和合理调节。市场上的大型园区水肥一体控制系统，不仅系统成本高，且很多是以土壤水分或单一环境参数作为灌溉施肥决策的主要依据，灌溉施肥的决策不精确。
综上所述，现有的水肥管控方法中水肥管控量根据经验确定、定时定量控制或依赖于单一因素确定，导致水肥管控不精确，且应用具有局限性。
发明内容
为克服上述现有的水肥管控方法不精确，且应用具有局限性的问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供一种水肥管控方法及系统。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种水肥管控方法，包括：
根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；
根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；
根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
根据本发明实施例第二方面提供一种水肥管控系统，包括：集中管理服务平台、农业气象站，以及一个或多个分布式水肥一体化单元；
所述农业气象站用于采集作物所在分区的环境信息，并将所述环境信息发送给所述集中管理服务平台；
所述集中管理服务平台用于根据所述分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；
所述分布式水肥一体化单元用于根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
根据本发明实施例的第三个方面，还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的水肥管控方法。
根据本发明实施例的第四个方面，还提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的水肥管控方法。
本发明实施例提供一种水肥管控方法及系统，该方法通过将影响作物水分需求量的关键因素环境信息和土壤信息进行融合分析，结合作物的生理发育规律获得作物的水分需求量，从而精确确定分区的灌溉水量，依据土壤养分平衡法根据作物的生育期精确计算出施肥量，从而通过对浇灌施肥数据进行分析处理，自动决策灌溉和施肥，更加精准和科学。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的水肥管控方法整体流程示意图；
图2为本发明又一实施例提供的水肥管控方法流程示意图；
图3为本发明实施例提供的水肥管控系统整体结构示意图；
图4为本发明实施例提供的水肥管控系统的组成结构示意图；
其中，1为水源，2为园区供水泵，3为砂石过滤器，4为反冲洗过滤器，5为区域电动蝶阀，6为分区供水泵，7为摄像头，8为环境监测，9为水肥一体化设备，10为网关，11为无线阀门控制器，12为土壤温湿度传感器，13为电磁阀，14为肥液桶，15为集中管理服务平台，16为农业气象站，17为水肥一体化系统，18为无线阀门系统，19为分布式水肥一体化单元。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在本发明的一个实施例中提供一种水肥管控方法，图1为本发明实施例提供的水肥管控方法整体流程示意图，该方法包括：S101，根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；
本实施例可以用于大型园区的灌溉和施肥。种植作物的园区可以划分为一个或多个分区。其中，环境信息为与作物生长环境相关的信息，如光照、温度、湿度等，土壤信息如土壤热通量。将影响作物水分需求量的关键众多因素进行融合分析，结合作物的生理发育规律及耗水规律获得作物的水分需求量，从而确定分区的灌溉水量。
S102，根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；
依据土壤养分平衡法计算分区中作物的施肥量，首先根据分区当前的土壤基础养分情况以及作物的养分吸收特征估算作物在当前生育阶段的养分需求量，如N、P2O5和K2O的需求量，从而确定作物的施肥量。可以通过机器视觉和环境信息模拟作物生育期发育阶段，当作物进入某一个生长发育阶段时计算出作物在该生育阶段的施肥量。本实施例依据土壤养分平衡法根据作物的生育期精准的计算出施肥量，有效解决了作物施肥量不确定性，避免了施肥的盲目性，改变大型园区粗放灌溉施肥管理模式。
S103，根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
本实施例将影响作物水分需求量的关键因素环境信息和土壤信息进行融合分析，结合作物的生理发育规律获得作物的水分需求量，从而精确确定分区的灌溉水量，依据土壤养分平衡法根据作物的生育期精确计算出施肥量，从而通过对浇灌施肥数据进行分析处理，自动决策灌溉和施肥，更加精准和科学。
在上述实施例的基础上，本实施例中根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量的步骤具体包括：根据作物所在分区的环境信息、土壤信息、所述作物的当前生育阶段和所述作物的类型，基于修正P-M公式模拟所述作物的理论耗水量；将所述作物每天的理论耗水量进行累加，作为所述作物的理论累积蒸散量，将所述理论累积蒸散量除以预设的灌溉水利用系数，获取所述作物的实际累积蒸散量；若所述实际累积蒸散量达到预设值，则根据所述实际累积蒸散量确定所述作物的水分需求量。
其中，环境信息包括气温、风速、饱和水气压、实际水气压、温度饱和水气压曲线上气温处的斜率和湿度表常数，土壤信息包括土壤热通量。本实施例根据最高、最低及平均气温、日照、风速、湿度、总辐射等参数，结合作物生理发育规律及耗水规律，利用现有的修正P-M公式模拟作物理论耗水量，即：
ET0＝Fet(Rn,G,T,UZ,ea,ed,Δ,g)；
其中，Rn为所述作物的冠层净辐射，G为所述土壤热通量，T为气温，Uz为风速，ea为饱和水气压，ed为实际水气压，为温度饱和水气压曲线上在T处的斜率，g为湿度表常数，Fet为修正P-M公式。
然后，根据作物的生理发育规律、耗水规律和作物类型，明确作物生长的动态因子特征指数，即作物系数。考虑到分区的土壤特性和环境信息因素对作物生长的影响，结合当前生育期、作物类型和模型预测诊断分析，实现作物按需供水。最终确定作物的理论耗水量为：
ET＝KsKcET0；
其中，ET为所述作物的理论耗水量，Ks为根据土壤信息确定的土壤水分修正系数，Kc为根据所述作物的当前生育阶段和类型预先确定的作物系数。然后，计算作物的累积蒸散量为：
其中，In为作物的累积蒸散量，ETi为第i天作物的理论耗水量。计算作物的实际累积蒸散量为：
Ia＝In/δ；
其中，Ia为作物的实际累积蒸散量，δ为预设的灌溉水利用系数。当作物的实际累计蒸散量Ia达到预设值后，根据实际累计蒸散量计算确定作物的水分需求量，即灌溉量，水分需求量为A*Ia，A根据经验确定。
在上述各实施例的基础上，本实施例中在根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥之前还包括：通过以下公式根据所述分区的经度确定所述作物的灌溉和施肥时间：
T＝T1+ΔUT；
ΔUT＝GHA+Long±e；
其中，T为所述作物的灌溉和施肥时间，T1为启动灌溉和施肥决策的时间，GHA为太阳时间角，Long为所述分区的经度，e为修正值；相应地，根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：根据所述作物的水分需求量、养分需求量，以及灌溉和施肥时间，对所述作物进行灌溉和施肥。
具体地，根据设定的时间、环境信息和种植信息计算出分区当天的最佳浇灌施肥时间，同时根据当前的经纬度可以计算出分区当前的日出日落时间，根据每天的日出日落时间差ΔUT动态调整每天的灌溉施肥时间。
ΔUT＝UT-UTO＝GHA+Long±e；
其中，UT为分区当前的日出日落时间，根据分区的地理位置获取。地理位置包括时区Zone、经度Long和纬度Lat，UTO为上次保存的日出日落时间，首次使用时UTO为12小时，GHA为太阳时间角，e为修正值。灌溉时间T计算调整方法：
T＝T1+ΔUT；
其中，ΔUT为每天的日出日落时间差，T为调整后的灌溉施肥时间，T1为决策灌溉施肥的时间。
在上述各实施例的基础上，本实施例中根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：根据预先获取的天气预报信息获取当天的天气，若当天的天气为晴天，则根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
具体地，依据获取的天气预报信息预测未来耗水量，同时根据天气预报信息判断当天的天气是晴天还是阴天，若是晴天浇灌，则对作为进行灌溉和施肥。本实施例融合当地经纬度信息实现灌溉时间决策，实现分布式区域的灌溉逻辑控制方法，科学指导实时实量灌溉，可以更加精准、科学有序地决策灌溉，解决了大型园区传统的依靠经验灌溉问题。
在上述各实施例的基础上，本实施例中根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：根据所述作物的水分需求量和养分需求量，进行水分和肥料的调配；根据调配结果设定灌溉施肥装置的开阀数量；若所述灌溉施肥装置的当前开阀总数量小于设定的开阀数量，则使用设定的开阀数量减去所述当前开阀总数量，获取即将开阀的数量，并获取所述即将开阀的数量对应的流量；若所述灌溉施肥装置的当前管道流量和所述即将开阀的数量对应的流量之和小于所述灌溉施肥装置的管道总流量，则根据调配的水分和肥料对所述作物进行灌溉和施肥。
具体地，根据管道流量和压力，结合种植区的灌溉需求、优先级和灌溉模式，对泵站和种植区阀门进行水肥调配。判断方法：
其中，Vnum为当前开阀总数量，Vset为设定的开阀数量，Fcap为当前管道流量，Fpre为即将开阀的数量对应的流量，即为预计流量，Fset为管道总流量。当前开阀总数量小于设定开阀数量，并且当前管道总流量与即将开阀的预计流量之和小于管道总流量时，启动灌溉施肥程序。当不满足条件时，阀区进入等待序列。若多个阀区同时满足启动条件，判断阀区优先级，优先级高的阀区先进入浇灌序列。当阀区开启时，根据前面计算的浇灌量和施肥量执行本次灌溉。同时启动上报机制，语音循环播报灌溉启动时刻、灌溉量和施肥量，将信息传送到云端和管理者手机。
本实施例根据主管道流量和压力，结合种植区的灌溉需求、优先级和灌溉模式，对泵站和种植区阀门进行水肥调配、分批供给。
如图2所示，首先获取作物所在分区的环境信息、土壤信息、作物生长信息、地理位置信息和气象预报信息。对环境信息和土壤信息进行数据处理后，基于修正P-M公式计算理论耗水量，对理论耗水量进行累加，并根据累加理论蒸散量计算累加实际蒸散量，当累加实际蒸散量大于预设值时，根据累加实际蒸散量计算灌溉量。根据作物处理后的生长信息，判断作物是否进入下一个生育阶段，若是则计算该生育阶段的施肥量。根据分区处理后的地理位置信息计算日出日落时间差，根据出日落时间差调整灌溉施肥时间。根据处理后气象预报信息判断当天的天气，若为晴天，则在满足当前开阀总数量小于设定开阀数量，并且当前管道总流量与即将开阀的预计流量之和小于管道总流量时，启动灌溉施肥程序。
本实施例针对不同作物预留了多种作物管理模型和配方，可以自动、准确、及时地针对不同的作物给出浇灌信息，从而有效地解决大型园区作物众多的施肥管理问题，且园区用水统一调度，解决大田水资源浪费问题，节约水资源；实现了大型园区泵站的分布式管控，实现了水肥自动和智能控制，实现水资源的高效利用，节约了人力成本，提高了劳动生产率，彻底改变了大型园区大田灌溉施肥依靠人力、操作繁琐的模式，实现了大型园区水肥集中管控；解决了大型园区作物灌溉施肥依赖种植者经验进行水肥决策的问题，避免了大型园区作物生产中的盲目灌溉施肥现象，大大提升了灌溉施肥效率，可实现大型园区灌溉施肥管理的智能化与科学化，实现生产经营过程智能、高效、节水、节肥的目标；通过云端远程监控设备，对浇灌施肥数据进行分析处理，自动优化决策；采用低功耗的物联网技术，实现了阀门和水泵的远程集中管理，通过云端自动控制电磁阀和水泵开关，实现大型园区作物灌溉施肥的智能化管控。
在本发明的另一个实施例中提供一种水肥管控系统，该系统用于实现前述各实施例中的方法。因此，在前述水肥管控方法的各实施例中的描述和定义，可以用于本发明实施例中各个执行模块的理解。图3为本发明实施例提供的水肥管控系统整体结构示意图，该系统包括集中管理服务平台15、农业气象站16，以及一个或多个分布式水肥一体化单元19；所述农业气象站16用于采集作物所在分区的环境信息，并将所述环境信息发送给所述集中管理服务平台；所述集中管理服务平台15用于根据所述分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；所述分布式水肥一体化单元19用于根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
具体地，本实施例中的水分管控系统包括集中管理服务平台15、一个大型农业气象站16和至少一套分布式水肥一体化单元19，分布式水肥一体化单元通过4G或光纤接入集中管理服务平台，一个集中管理服务平台可以接入多个分布式水肥一体化单元。如图3所示，以五个分区为例，每个分区布置有一个分布式水肥一体化单元。系统包含一个集中管理服务平台，一个大型农业气象站，5个分布式水肥一体化单元。分布式集中管理服务平台15包含一个中央云服务计算机，是整个系统的核心，负责调度整个园区的作物灌溉施肥。系统在作物生长模型、农业信息数据库、人工智能算法、数据融合分析等关键技术的基础上，采集气象信息、土壤信息、作物生理信息、生产档案信息、地理位置信息等种植区全信息数据，建立包括种植区作物属性和田间空间数据的农业信息数据库；农业信息数据库的建设是作物生产决策的基础性工作，系统将作物生长模型的预测功能、人工智能算法的数据挖掘与知识表达功能进行融合，通过对信息数据进行分析，对不同环境、不同作物品种、不同作物生育期生长状况进行实时预测并提供管理决策。首部系统的分区供水泵2将水源1输送至灌溉管网，经过砂石过滤器3和反冲洗过滤器4将水输送到分布式水肥一体化单元19。分布式水肥一体化单元19用于根据集中管理服务平台计算的作物水分需求量和养分需求量，对作物进行灌溉和施肥。
在上述实施例的基础上，本实施例中每个所述分布式水肥一体化单元包括水肥一体化系统和无线电磁阀系统；所述水肥一体化系统用于采集所述分区的环境信息和视频数据，并将所述环境信息和视频数据发送给所述集中管理服务平台；所述无线电磁阀系统用于根据所述集中管理服务平台的指令控制电磁阀和水泵的开启和关闭。
具体地，每个分布式水肥一体化单元19包含水肥一体化系统17和无线电磁阀系统18。水肥一体化系统就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到分布式集中管理服务器。电磁阀是系统的执行机构，水肥一体化系统根据分布式集中管理服务器的指令来控制电磁阀和水泵的开启和关闭，实现园区水肥一体化的集中管理。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述水肥一体化系统包括分区电动蝶阀、分区供水泵、摄像头、环境检测器和水肥一体化设备；所述环境检测器与所述水肥一体化设备相连，用于对所述分区的环境信息进行监测和分析；所述摄像头用于获取所述分区的视频数据，并将所述视频数据传输到所述集中管理服务平台，以供所述集中管理服务平台根据所述视频数据基于深度学习算法获取所述作物的生育阶段和生长状况；所述水肥一体化设备用于根据所述作物的养分需求量将肥液桶中的肥料吸入灌溉管道中，根据所述作物的水分需求量通过分区供水泵将水源输入到所述灌溉管道中。
具体地，水肥一体化系统17包括分区电动蝶阀5、分区供水泵6、摄像头7、环境监测8和水肥一体化设备9。环境监测8连接到水肥一体化设备9上，对分区的空气温湿度、太阳辐射等指标进行科学监测和分析，为灌溉施肥决策提供依据。摄像头7通过分区的网络将视频数据传输到集中管理服务平台，平台的视觉系统将深度学习技术和农业技术相结合，解决农业作物生育期识别、作物营养缺乏和病虫害的综合防治等问题。通过深度学习训练得到作物生育期和作物生长状况的识别模型，为灌溉施肥提供依据。水肥一体化设备9利用管道灌溉系统，将肥液桶14的肥料吸入灌溉管道中，根据作物对水分和养分的需求，实现水肥的高效管理。水肥一体化设备内嵌作物生长模型、多种灌溉策略、作物生长水肥调控策略，可根据作物生长环境信息、作物品种、作物生长时期精确控制灌溉与肥料配比。内置程序可根据用户需求进行参数设定，程序中包含作物生模型，设备可根据模型进行自动施肥灌溉。
在上述实施例的基础上，本实施例中所述无线电磁阀系统包括无线阀控器、网关、电磁阀和土壤温湿度传感器；其中，所述无线阀控器包括无线控制电路、电池组和太阳能板；所述无线阀控器采用LoRa无线方式通信，实时控制所述电磁阀的开启和关闭，并获取土壤温湿度传感器采集的土壤湿度和管道水流状态，将所述土壤湿度和管道水流状态通过所述网关传输给所述集中管理服务平台，以供所述集中管理服务平台根据所述土壤湿度和管道水流状态确定所述电磁阀和所述水肥一体化设备的开启和关闭。
具体地，无线阀门系统18由无线阀控器11、网关10、电磁阀13和土壤温湿度传感器12四个部分组成。无线阀控器11包含无线控制电路、大容量电池组和太阳能板，无线阀门控制器采用LoRa低功耗无线方式通信，实时控制电磁阀13启停，并采集土壤湿度12、管道水流状态，定时传输给网关10，再由网关10转换成GPRS、4G和光纤等信号传送到集中管理服平台，由平台统一协调决策阀门和水肥一体设备的启停，用户可以通过智能终端设备方便的访问平台或APP，对生产现场土壤数据进行实时监测，可以对生产现场的阀控器进行灌溉远程控制。此外，还包括气象信息系统，其包含大型农业气象站16和天气预报数据，大型农业气象站16能够实现大田气象环境监测，实现空气温湿度、太阳辐射、风速、风向、降雨量、大气气压等的采集功能，及时掌握气候变化信息，结合天气预报信息，及时预报灾情，并提前预警灌溉施肥信息，增强灾害抵御能力。本实施例中水肥控制系统的组成结构图如图4所示。
本实施例根据气象、环境、土壤、作物定植、地理位置等综合因素，结合不同作物生理发育规律获得作物灌溉水量和施肥量，融合当地经纬度信息实现灌溉时间决策，实现分布式区域的灌溉逻辑控制方法，控制执行机构，即电磁阀和水泵完成灌溉和施肥，可以实现大型园区的水肥精准管控。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水肥管控方法，其特征在于，包括：
根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；
根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；
根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
2.根据权利要求1所述的水肥管控方法，其特征在于，根据作物所在分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量的步骤具体包括：
根据作物所在分区的环境信息、土壤信息、所述作物的当前生育阶段和所述作物的类型，基于修正P-M公式模拟所述作物的理论耗水量；
将所述作物每天的理论耗水量进行累加，作为所述作物的理论累积蒸散量，将所述理论累积蒸散量除以预设的灌溉水利用系数，获取所述作物的实际累积蒸散量；
若所述实际累积蒸散量达到预设值，则根据所述实际累积蒸散量确定所述作物的水分需求量。
3.根据权利要求2所述的水肥管控方法，其特征在于，所述环境信息包括气温、风速、饱和水气压、实际水气压、温度饱和水气压曲线上所述气温处的斜率和湿度表常数，所述土壤信息包括土壤热通量；
相应地，通过以下公式根据作物所在分区的环境信息、土壤信息、所述作物的当前生育阶段和所述作物的类型，基于修正P-M公式模拟所述作物的理论耗水量：
ET＝KsKcET0；
ET0＝Fet(Rn,G,T,UZ,ea,ed,Δ,g)；
其中，ET为所述作物的理论耗水量，Fet为修正P-M公式，Rn为所述作物的冠层净辐射，G为所述土壤热通量，T为气温，Uz为风速，ea为饱和水气压，ed为实际水气压，Δ为温度饱和水气压曲线上在T处的斜率，g为湿度表常数，Ks为根据所述土壤信息预先确定的土壤水分修正系数，Kc为根据所述作物的当前生育阶段和类型预先确定的作物系数。
4.根据权利要求1-3任一所述的水肥管控方法，其特征在于，在根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥之前还包括：
通过以下公式根据所述分区的经度确定所述作物的灌溉和施肥时间：
T＝T1+ΔUT；
ΔUT＝GHA+Long±e；
其中，T为所述作物的灌溉和施肥时间，T1为启动灌溉和施肥决策的时间，GHA为太阳时间角，Long为所述分区的经度，e为修正值；
相应地，根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：
根据所述作物的水分需求量、养分需求量，以及灌溉和施肥时间，对所述作物进行灌溉和施肥。
5.根据权利要求1-3任一所述的水肥管控方法，其特征在于，根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：
根据预先获取的天气预报信息获取当天的天气，若当天的天气为晴天，则根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
6.根据权利要求1-3任一所述的水肥管控方法，其特征在于，根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥的步骤具体包括：
根据所述作物的水分需求量和养分需求量，进行水分和肥料的调配；
根据调配结果设定灌溉施肥装置的开阀数量；
若所述灌溉施肥装置的当前开阀总数量小于设定的开阀数量，则使用设定的开阀数量减去所述当前开阀总数量，获取即将开阀的数量，并获取所述即将开阀的数量对应的流量；
若所述灌溉施肥装置的当前管道流量和所述即将开阀的数量对应的流量之和小于所述灌溉施肥装置的管道总流量，则根据调配的水分和肥料对所述作物进行灌溉和施肥。
7.一种水肥管控系统，其特征在于，包括集中管理服务平台、农业气象站，以及一个或多个分布式水肥一体化单元；
所述农业气象站用于采集作物所在分区的环境信息，并将所述环境信息发送给所述集中管理服务平台；
所述集中管理服务平台用于根据所述分区的环境信息、土壤信息和所述作物的当前生育阶段，获取所述作物的水分需求量；根据所述分区的土壤养分信息和所述作物的养分吸收特征，基于土壤养分平衡方法获取所述作物在当前生育阶段的养分需求量；
所述分布式水肥一体化单元用于根据所述作物的水分需求量和养分需求量，对所述作物进行灌溉和施肥。
8.根据权利要求7所述的水肥管控系统，其特征在于，每个所述分布式水肥一体化单元包括水肥一体化系统和无线电磁阀系统；
所述水肥一体化系统用于采集所述分区的环境信息和视频数据，并将所述环境信息和视频数据发送给所述集中管理服务平台；
所述无线电磁阀系统用于根据所述集中管理服务平台的指令控制电磁阀和水泵的开启和关闭。
9.根据权利要求8所述的水肥管控系统，其特征在于，所述水肥一体化系统包括分区电动蝶阀、分区供水泵、摄像头、环境检测器和水肥一体化设备；
所述环境检测器与所述水肥一体化设备相连，用于对所述分区的环境信息进行监测和分析；
所述摄像头用于获取所述分区的视频数据，并将所述视频数据传输到所述集中管理服务平台，以供所述集中管理服务平台根据所述视频数据基于深度学习算法获取所述作物的生育阶段和生长状况；
所述水肥一体化设备用于根据所述作物的养分需求量将肥液桶中的肥料吸入灌溉管道中，根据所述作物的水分需求量通过分区供水泵将水源输入到所述灌溉管道中。
10.根据权利要求9所述的水肥管控系统，其特征在于，所述无线电磁阀系统包括无线阀控器、网关、电磁阀和土壤温湿度传感器；
其中，所述无线阀控器包括无线控制电路、电池组和太阳能板；
所述无线阀控器采用LoRa无线方式通信，实时控制所述电磁阀的开启和关闭，并获取土壤温湿度传感器采集的土壤湿度和管道水流状态，将所述土壤湿度和管道水流状态通过所述网关传输给所述集中管理服务平台，以供所述集中管理服务平台根据所述土壤湿度和管道水流状态确定所述电磁阀和所述水肥一体化设备的开启和关闭。
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