CN110702882A - 一种基于作物水分分级预警的动态决策系统 - Google Patents

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杨昕宇
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Abstract

本发明涉及水分分级预警技术领域，尤其涉及一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，包括：计算机：用于获取诊断指标，诊断指标包括：日光温室中土壤水分亏缺程度，作物的萎蔫程度以及冠气温差，并对诊断指标进行分析处理，并将分析处理结果通过预警灯进行显示；预警灯：用于显示计算机的分析处理结果，为诊断结果提供依据，对管理人员进行提醒；灌溉指示灯：对灌溉状态进行及时的显示，本系统集水分状况评估与灌溉决策功能于一体，管理人员可以结合生产实际决定是否人工干预，待亏水严重时，系统自动启动灌溉模式。

Description

一种基于作物水分分级预警的动态决策系统
技术领域
本发明涉及水分分级预警技术领域，尤其涉及一种基于作物水分分级预警的动态决策系统。
背景技术
我国水资源匮乏严重，人均水资源量仅为世界平均水平的28％，且随着工业和生活用水量的增加，农业用水形势日益严峻。东北地区不仅是我国的农业大粮仓，也是我国设施农业的主要分布区域。辽宁是东北设施农业的核心分布区域，截止2018年，全省日光温室种植面积达39.94×104hm2。如何对日光温室作物进行科学、合理的灌溉以达到节水、丰产、优质、高效的目的，是日光温室作物生产中迫切需要解决的科学问题。本系统集水分状况评估、亏水预警、自动灌溉功能于一体，以期为东北地区日光温室作物精准灌溉提供决策依据。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，包括：
计算机：用于获取诊断指标，诊断指标包括：日光温室中土壤水分亏缺程度，作物的萎蔫程度以及冠气温差，并对诊断指标进行分析处理，并将分析处理结果通过预警灯进行显示；
预警灯：用于显示计算机的分析处理结果，为诊断结果提供依据，对管理人员进行提醒；
灌溉指示灯：对灌溉状态进行及时的显示。
优选的，当预警灯为绿色时，表示所有诊断指标均正常，此时作物水分状况良好；
当预警灯为黄色时，表示植株可能出现轻度缺水，提醒管理人员结合生产实际决定是否人工干预，系统不进行自动灌溉；
当预警灯为红色时，表示植株处于明显地水分胁迫状态，此时灌溉指示灯变绿，系统进行自动灌溉。
优选的，系统进行自动灌溉后，灌溉一段时间后，停止灌溉，计算机再次获取诊断指标，并重新对诊断指标进行分析处理，获得分析处理结果，当预警灯变绿时，水分预警解除。
优选的，所述一段时间为15min-30min。
优选的，当预警灯为闪烁状时，表示萎蔫程度与冠气温差同时存在异常，此时植株生长状况异常，需要人工干预。
本发明的有益效果是：
本系统集水分状况评估与灌溉决策功能于一体，设置了预警灯和灌溉指示灯两个指示灯，指示灯会根据植株水分状况的分析作出诊断与决策，相对于传统的灌溉系统，增加了灌溉预警功能，提示管理人员植株出现轻度亏水，管理人员可以结合生产实际决定是否人工干预，待亏水严重时，系统自动启动灌溉模式。
附图说明
图1为本发明提出的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1，一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，包括：
计算机：用于获取诊断指标，诊断指标包括：日光温室中土壤水分亏缺程度，作物的萎蔫程度以及冠气温差，并对诊断指标进行分析处理，并将分析处理结果通过预警灯进行显示；
预警灯：用于显示计算机的分析处理结果，为诊断结果提供依据，对管理人员进行提醒；
灌溉指示灯：对灌溉状态进行及时的显示。
进一步的，当预警灯为绿色时，表示所有诊断指标均正常，此时作物水分状况良好；
当预警灯为黄色时，表示植株可能出现轻度缺水，提醒管理人员结合生产实际决定是否人工干预，系统不进行自动灌溉；
当预警灯为红色时，表示植株处于明显地水分胁迫状态，此时灌溉指示灯变绿，系统进行自动灌溉。
进一步的，系统进行自动灌溉后，灌溉一段时间后，停止灌溉，计算机再次获取诊断指标，并重新对诊断指标进行分析处理，获得分析处理结果，当预警灯变绿时，水分预警解除。
进一步的，所述一段时间为15min-30min。
进一步的，当预警灯为闪烁状时，表示萎蔫程度与冠气温差同时存在异常，此时植株生长状况异常，需要人工干预。
本实施例中，
诊断指标的获取：日光温室的作物为葡萄，本系统根据所设传感器采集的葡萄植株冠层温度、空气温度、叶片萎蔫形态及土壤剖面的水分信息，对温室葡萄的冠气温差、叶片萎蔫指数及土壤含水率进行综合评判。根据前期预试验结果，葡萄根系在0-20cm、20-40cm和40-60cm土层中占比大约为60％、30％和10％，因此将15cm、30cm、50cm处土壤水分测定值的权重分别设定为0.6、0.3和0.1，将各深度土壤水分传感器加权平均结果作为该日光温室灌水判断指标，由于土壤水分指标对于植株生长尤为重要，因此对此指标进行24小时动态监测。
将葡萄植株的冠层温度与环境温度的差值作为温室内的冠气温差。对表型监测仪观测到的叶片群体图像进行分割，得到的叶面积平均正投影作为叶片的萎蔫指数。其中每日12—14点间的冠气温差与作物水分状态关系最密切，而萎蔫指数则是在清晨6—9点以及下午15—16点间最能反映植株的水分状况，因此本系统对植株进行水分评估时，土壤水分作为主要评价指标，而其他两个指标仅选择上述时间段内数据参与评估。当植株出现不同程度水分亏缺时，土壤水分、冠气温差及萎蔫指数3个指标所对应的阈值如表1所示。
表1三种诊断指标状态阈值
Figure BDA0002249827200000051
注：θf表示田间持水率
本研究将土壤水分指标作为主要判断指标，植株叶片萎蔫指数及冠气温差作为两个辅助指标。
动态决策：
本系统将土壤水分指标作为主要判断指标，植株叶片萎蔫指数及冠气温差作为两个辅助指标。服务器根据多因子综合决策模型对植株亏水状况进行胁迫诊断和综合决策，决策结果如表2所示。
表2决策矩阵
Figure BDA0002249827200000061
注：预警灯闪烁提醒管理人员对环境温湿度及冠层状态进行人工干预。
本系统利用表2进行胁迫诊断与灌溉决策，当预警指示灯为绿色时，表示3个诊断指标均正常，此时植株水分状况良好；当预警指示灯为黄色时，提示植株可能出现轻度缺水，提醒管理人员结合生产实际决定是否人工干预(补充灌溉)，但系统不进行自动灌溉；当预警指示灯为红色时，表明植株处于明显地水分胁迫状态，此时灌溉指示灯闪烁，系统进行自动灌溉，灌溉20分钟后，停止灌溉，系统再次进行数据采集与分析，并重新进行诊断与决策，直至预警灯变绿，水分预警解除；预警指示灯闪烁时，表明植株生长状况异常，需要人工干预，其原因可能是树体发生病虫害，导致叶片萎蔫，树势减弱，根系吸水能力变差，也有可能是温室内温湿度过高，植株蒸腾受限。
本系统集预警与灌溉功能于一体，与传统的灌溉控制系统相比，不仅增加了水分判断指标，使得水分评估结果更加准确。同时增加了预警功能，使得植株在水分轻度亏缺时，只预警，但不自动灌溉，通过适度亏水，提高了水分利用效率，有效降低了灌水时间与温室内湿度，减少了植株病虫害发生几率。
本系统集水分状况评估与灌溉决策功能于一体，设置了预警灯和灌溉指示灯两个指示灯，指示灯会根据植株水分状况的分析作出诊断与决策，相对于传统的灌溉系统，增加了灌溉预警功能，提示管理人员植株出现轻度亏水，管理人员可以结合生产实际决定是否人工干预，待亏水严重时，系统自动启动灌溉模式。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，其特征在于，包括：
计算机：用于获取诊断指标，诊断指标包括：日光温室中土壤水分亏缺程度，作物的萎蔫程度以及冠气温差，并对诊断指标进行分析处理，并将分析处理结果通过预警灯进行显示；
预警灯：用于显示计算机的分析处理结果，为诊断结果提供依据，对管理人员进行提醒；
灌溉指示灯：对灌溉状态进行及时的显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，其特征在于，
当预警灯为绿色时，表示所有诊断指标均正常，此时作物水分状况良好；
当预警灯为黄色时，表示植株可能出现轻度缺水，提醒管理人员结合生产实际决定是否人工干预，系统不进行自动灌溉；
当预警灯为红色时，表示植株处于明显地水分胁迫状态，此时灌溉指示灯变绿，系统进行自动灌溉。
3.根据权利要求2所述的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，其特征在于，系统进行自动灌溉后，灌溉一段时间后，停止灌溉，计算机再次获取诊断指标，并重新对诊断指标进行分析处理，获得分析处理结果，当预警灯变绿时，水分预警解除。
4.根据权利要求3所述的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，其特征在于，所述一段时间为15min-30min。
5.根据权利要求1所述的一种基于作物水分分级预警的动态决策系统，其特征在于，当预警灯为闪烁状时，表示萎蔫程度与冠气温差同时存在异常，此时植株生长状况异常，需要人工干预。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113545280A (zh) * 2021-08-23 2021-10-26 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 一种基于植株萎蔫程度进行精准灌溉的系统及方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040257574A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Hortau Inc. Soil water potential detector
CN101790955A (zh) * 2010-01-29 2010-08-04 中国农业科学院农田灌溉研究所 根据作物缺水程度控制灌溉的方法及其装置
CN101836562A (zh) * 2010-05-25 2010-09-22 中国农业科学院农田灌溉研究所 一种诊断作物缺水程度的指标方法
CN103262780A (zh) * 2013-05-07 2013-08-28 徐州沃尔地农业科技有限公司 一种自动灌溉装置
CN104089650A (zh) * 2014-07-10 2014-10-08 中国水利水电科学研究院 一种作物冠层温度与土壤墒情数据监测系统及其应用
CN104568762A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 无锡桑尼安科技有限公司 基于图像处理的葡萄水分胁迫检测设备
CN104697943A (zh) * 2014-11-10 2015-06-10 江苏大学 一种油菜水分胁迫的无损检测方法
CN105205997A (zh) * 2014-06-30 2015-12-30 陈朝勇 一种盆栽缺水报警器
CN205727448U (zh) * 2016-06-23 2016-11-30 江西师范大学 一种小型自动浇灌电路
CN106171832A (zh) * 2016-07-11 2016-12-07 徐州市农家欢农业科技有限公司 一种农业生产用智能喷灌装置
CN206057316U (zh) * 2016-10-14 2017-03-29 厦门软件职业技术学院 一种插入式土壤水分探测装置
CN208639209U (zh) * 2018-07-10 2019-03-26 河北蓝海风科技有限公司 远程可控制微雾环境优化系统

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040257574A1 (en) * 2003-06-23 2004-12-23 Hortau Inc. Soil water potential detector
CN101790955A (zh) * 2010-01-29 2010-08-04 中国农业科学院农田灌溉研究所 根据作物缺水程度控制灌溉的方法及其装置
CN101836562A (zh) * 2010-05-25 2010-09-22 中国农业科学院农田灌溉研究所 一种诊断作物缺水程度的指标方法
CN103262780A (zh) * 2013-05-07 2013-08-28 徐州沃尔地农业科技有限公司 一种自动灌溉装置
CN105205997A (zh) * 2014-06-30 2015-12-30 陈朝勇 一种盆栽缺水报警器
CN104089650A (zh) * 2014-07-10 2014-10-08 中国水利水电科学研究院 一种作物冠层温度与土壤墒情数据监测系统及其应用
CN104697943A (zh) * 2014-11-10 2015-06-10 江苏大学 一种油菜水分胁迫的无损检测方法
CN104568762A (zh) * 2015-01-19 2015-04-29 无锡桑尼安科技有限公司 基于图像处理的葡萄水分胁迫检测设备
CN205727448U (zh) * 2016-06-23 2016-11-30 江西师范大学 一种小型自动浇灌电路
CN106171832A (zh) * 2016-07-11 2016-12-07 徐州市农家欢农业科技有限公司 一种农业生产用智能喷灌装置
CN206057316U (zh) * 2016-10-14 2017-03-29 厦门软件职业技术学院 一种插入式土壤水分探测装置
CN208639209U (zh) * 2018-07-10 2019-03-26 河北蓝海风科技有限公司 远程可控制微雾环境优化系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李柏贞等: "干旱指标研究进展", 《生态学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113545280A (zh) * 2021-08-23 2021-10-26 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 一种基于植株萎蔫程度进行精准灌溉的系统及方法
CN113545280B (zh) * 2021-08-23 2022-01-25 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 一种基于植株萎蔫程度进行精准灌溉的系统及方法

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