CN110754343B - 灌溉决策的方法及装置 - Google Patents

灌溉决策的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN110754343B
CN110754343B CN201910956370.5A CN201910956370A CN110754343B CN 110754343 B CN110754343 B CN 110754343B CN 201910956370 A CN201910956370 A CN 201910956370A CN 110754343 B CN110754343 B CN 110754343B
Authority
CN
China
Prior art keywords
irrigation
soil
determining
moisture content
capacity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910956370.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110754343A (zh
Inventor
门旗
王春香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Blue Iot Technology Beijing Co ltd
Original Assignee
Beijing Blue Iot Technology Beijing Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Blue Iot Technology Beijing Co ltd filed Critical Beijing Blue Iot Technology Beijing Co ltd
Priority to CN201910956370.5A priority Critical patent/CN110754343B/zh
Publication of CN110754343A publication Critical patent/CN110754343A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110754343B publication Critical patent/CN110754343B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A01G25/167—Control by humidity of the soil itself or of devices simulating soil or of the atmosphere; Soil humidity sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/246—Earth materials for water content

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本申请公开了一种灌溉决策的方法及装置。该申请的方法包括通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。本申请解决导致确定的合理化灌溉参数的准确性低的问题。

Description

灌溉决策的方法及装置
技术领域
本申请涉及灌溉技术领域，具体而言，涉及一种灌溉决策的方法及装置。
背景技术
在农业灌溉技术领域，为了在节水的基础上使农作物能够更好的生长提高产量，需要对土壤进行合理化的灌溉。在实际的应用中，合理化灌溉主要的参考数据为灌溉的补偿点、灌溉的水量以及周期。通常灌溉的补偿点、灌溉的水量以及周期是依据试验田的实验数据为参考确定的。但是实际的土壤与试验田之间还是存在一定的差距，因此导致确定的合理化灌溉参数的准确性低，从而影响农作物的生长和产量。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种灌溉决策的方法及装置，以解决合理化灌溉参数的准确性低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的第一方面，提供了一种灌溉决策的方法。
根据本申请的灌溉决策的方法包括：
通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；
根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；
对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。
进一步的，所述对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，包括：
根据所述土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量；
根据土壤饱和含水量确定田间持水量；
根据田间持水量确定灌溉补偿点。
进一步的，灌溉方式包括地面灌溉、喷灌、滴灌三种方式，所述方法还包括：
确定不同灌溉方式对应的最大持水量；
根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期。
进一步的，所述确定不同灌溉方式对应的最大持水量包括：
将所述田间持水量确定为地面灌溉的最大持水量；
根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量；
根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。
进一步的，根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期包括：
若灌溉方式为地面灌溉，则根据地面灌溉的最大持水量以及灌溉补偿点确定地面灌溉的灌水定额，根据地面灌溉的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定地面灌溉的灌水周期；
若灌溉方式为喷灌，则根据喷灌的最大持水量以及灌溉补偿点确定喷灌的灌水定额，根据喷灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定喷灌的灌水周期；
若灌溉方式为滴灌，则根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及湿润比确定滴灌的灌水定额，根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定滴灌的灌水周期。
为了实现上述目的，根据本申请的第二方面，提供了一种灌溉决策的装置。
根据本申请的灌溉决策的装置包括：
获取单元，用于通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；
生成单元，用于根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；
补偿点确定单元，用于对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。
进一步的，所述补偿点确定单元包括：
饱和量确定模块，用于根据所述土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量；
田持量确定模块，用于根据土壤饱和含水量确定田间持水量；
补偿点确定模块，用于根据田间持水量确定灌溉补偿点。
进一步的，灌溉方式包括地面灌溉、喷灌、滴灌三种方式，所述装置还包括：
最大持水量确定单元，用于确定不同灌溉方式对应的最大持水量；
灌水定额和周期确定单元，用于根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期。
进一步的，所述最大持水量确定单元包括：
第一确定模块，用于将所述田间持水量确定为地面灌溉的最大持水量；
第二确定模块，用于根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量；
第三确定模块，用于根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。
进一步的，灌水定额和周期确定单元包括：
地面灌溉确定模块，用于若灌溉方式为地面灌溉，则根据地面灌溉的最大持水量以及灌溉补偿点确定地面灌溉的灌水定额，根据地面灌溉的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定地面灌溉的灌水周期；
喷灌确定模块，用于若灌溉方式为喷灌，则根据喷灌的最大持水量以及灌溉补偿点确定喷灌的灌水定额，根据喷灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定喷灌的灌水周期；
滴灌确定模块，用于若灌溉方式为滴灌，则根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及湿润比确定滴灌的灌水定额，根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定滴灌的灌水周期。
为了实现上述目的，根据本申请的第三方面，提供了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上述第一方面中任一项所述的灌溉决策的方法。
在本申请实施例中，灌溉决策的方法和装置能够首先通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。可以看到，灌溉补偿点的获取是根据对实际土壤进行实地检测得到的，准确性较高，而且只需要获取土壤体积含水量就可以分析确定灌溉补偿点，具有实现方式简单效率高的有益效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的一种灌溉决策的方法流程图；
图2是根据本申请实施例提供的另一种灌溉决策的方法流程图；
图3是根据本申请实施例提供的一种灌溉决策的装置的组成框图；
图4是根据本申请实施例提供的另一种灌溉决策的装置的组成框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
根据本申请实施例，提供了一种灌溉决策的方法，如图1所示，该方法包括如下的步骤S101至步骤S103：
S101.通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量。
其中，土壤水分传感器是已标定的用于测量土壤含水量的设备，土壤体积含水量也称土壤体积含水率，即土壤中水分占有的体积和土壤总体积的比值。通过土壤水分传感器的不同深度的探头对土壤进行监测，就可以得到各层土壤体积含水量，进一步推算各层土壤水分含量，其单位为mm，表示如果将土壤中水分平铺获得的水柱的高度。具体的土壤水分含量计算原理为如下，给出具体的公式进行说明：
各层土壤水的体积：V水＝V土*θ＝S*H土*θ；
S为面积，H土为土层深度，θ为该层土壤体积含水量。
土壤水分含量：H水＝V水/S＝S*H土*θ/S＝H土*θ
假设每一土层深度为10cm，H土取10cm，即100mm，则H水＝θ*100
土壤水分传感器对外提供的数据如下，若单位为“％”是土壤体积含水量，单位改为“mm”，即各层土壤水分含量。
需要说明的是，标定土壤水分传感器是属于土壤墒情站的监测设备，本实施例中获取各层土壤体积含水量需要通过土壤墒情站获取。
S102.根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线。
其中，土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线，为某处土壤特定深度下土壤总水分含量随时间变化的曲线。具体的，本实施例中某一时刻土壤特定深度对应的土壤总水分含量为该时刻从地表到特定深度土壤水分的累加值，然后分别记录各时刻的土壤特定深度对应的土壤总水分含量，得到横坐标为时间，纵坐标为土壤总水分含量的曲线，该曲线即为特定深度对应的土壤水分含量累加曲线。给出具体的示例进行说明：假设土壤特定深度为60cm，每一层土壤高度为10cm，则某一时刻土壤60cm处总水分含量为第10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm各层土壤含水量的总和，然后将各时刻的土壤60cm处的总水分含量统计可以绘制生成土壤60cm对应的土壤水分含量累加曲线。
需要说明的是，土壤特定深度是根据根系的深度确定的，并且在作物生长的不同时期监测的土壤深度不同。比如大田作物，在整个作物的生长期取三个不同土壤深度进行检测，分别为苗期20厘米，中期40厘米，后期60厘米。对于果树土壤水分监测深度可达到100cm。
S103.对土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。
其中，灌溉补偿点是指作物发生水分胁迫之前、需要进行灌溉的时刻。不同的决策方法会采用不同的指标来表征灌溉补偿点所处状态，比如土壤墒情、土壤土水势、植物径流、冠层温度等。本实施例中根据土壤墒情来表征灌溉补偿点。
具体的本实施例中，“对土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点”是对步骤S102中得到的土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点。具体的确定原理为：根据土壤水分含量累加曲线确定土壤水分含量的饱和含水量，根据饱和含水量确定田间持水量，根据田间持水量确定灌溉补偿点。由于根据饱和含水量与田间持水量在时间或者比例的关系可以确定田间持水量，根据田间持水量与灌溉补偿点对应的土壤含水量之间的比例关系可以确定灌溉补偿点，所以对土壤水分含量累加曲线分析可以确定灌溉补偿点。
确定灌溉补偿点之后，在后期的灌溉监测中特定深度下土壤总水分量到达灌溉补偿点时自动进行灌溉。另外需要说明的是，每个灌溉周期，土壤水分含量累加曲线可能会存在一些变化，因此对应的饱和含水量、田间持水量、灌溉补偿点也会随之变化，通常以最近一次得到的灌溉补偿点为依据进行灌溉决策。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例中灌溉决策的方法能够首先，通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；然后，根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；最后，对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。可以看到，灌溉补偿点的获取是根据对实际土壤进行实地检测得到的，准确性较高，而且只需要获取土壤体积含水量就可以分析确定灌溉补偿点，具有实现方式简单效率高的有益效果。
根据本申请实施例，提供了另一种灌溉决策的方法，如图2所示，该方法包括：
S201.通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量。
本步骤的实现方式与图1步骤S101中的实现方式相同，此处不再赘述。
S202.根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线。
本步骤的实现方式与图1步骤S102中的实现方式相同，此处不再赘述。
S203.根据土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量。
土壤饱和含水量为土壤所有孔隙全部充满水分时的含水量。它常作为表示土壤水分饱和度的标准。土壤饱和含水量常用土壤水分饱和时的体积含水量或重量含水量表示，本实施例中采用饱和时体积含水量表示。具体的，对应到土壤水分含量累加曲线上，土壤饱和含水量为曲线中的最高点对应的土壤总水分量。另外，在实际的应用中，在新安装土壤墒情站时，即在安装好水分传感器后会进行充分的围堰地面灌溉，使土壤可以达到饱和含水量，得到饱和含水量，此后，随着土壤含水量数据不断采集，当出现更高值时饱和含水量可以被修正，用更高值将原值进行替换。
S204.根据土壤饱和含水量确定田间持水量。
田间持水量是土壤中悬着毛管水达到最大时的土壤含水量，包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水。它是土壤在不受地下水影响下所能保持水分的最大数量指标，也是土壤中对作物有效水分的上限指标，常以它作为计算灌水定额的依据。
田间持水量与饱和含水量之间存在时间或者比例的关系，因此可以通过两种方式去确定田间持水量。第一种，根据时间关系确定：具体的田间持水量可以根据到达饱和含水量后再经过预设时间段时对应的土壤总含水量确定，优选的本实施例中取预设时间段为4-12小时，对应到土壤水分含量累加曲线上，即将最高点之后再经过预设时段时对应的土壤总含水量作为田间持水量；第二种，根据比例关系确定：将饱和含水量乘以预设比例后得到田间持水量，预设比例小于1，优选的，本实施例中选择预设比例为0.6-0.7。
另外，在实际应用中，也可以分层计算得到田间持水量，即将监测得到的各层土壤(从地表到特定深度范围内)的水分体积含量随时间变化的最高点确定为各层土壤水分的饱和含水量，然后根据上述中饱和含水量与田间持水量之间的关系确定各层土壤对应的田间持水量，然后将各层土壤对应的田间持水量求和得到本步骤中特定深度下的土壤的田间持水量。
S205.根据田间持水量确定灌溉补偿点。
灌溉补偿点是指作物发生水分胁迫之前、需要进行灌溉的时刻。不同的决策方法会采用不同的指标来表征灌溉补偿点所处状态，比如土壤墒情、土壤土水势、植物径流、冠层温度等。本实施例中采用土壤墒情作为灌溉补偿点的表征指标。
本实施例是根据田间持水量确定灌溉补偿点，具体的是将田间持水量乘以预设比率得到灌溉补偿点对应的含水量，然后根据灌溉补偿点对应的含水量在土壤水分含量累加曲线上找到对应的灌溉补偿点。其中预设比率小于1，优选的，本实施例中选择预设比率为0.6-0.7。具体的可以根据不同的生长阶段进行确定，比如在生产初期选择较低的预设比率，在后期选较高的预设比率。
S206.确定不同灌溉方式对应的最大持水量。
在确定灌溉补偿点之后，在后期的灌溉监测中，当特定深度下土壤总水分量到达灌溉补偿点时自动进行灌溉。但是，在灌溉之前需要确定灌水定额以及灌水周期，然后根据灌水定额以及灌水周期进行灌溉。具体，对于不同的灌溉方式，对应的灌水定额以及灌水周期是不同。在实际的农作物灌溉中主要有三种灌溉方式，分别为：地面灌溉、喷灌以及滴灌。不同灌溉方式对应的灌水定额和灌水周期跟其对应的最大持水量相关，因此在确定灌水定额以及灌水周期之前需要先确定不同灌溉方式对应的最大持水量。具体的，分别针对每种灌溉方式对最大持水量的确定进行说明：
1)地面灌溉：
上述土壤饱和含水量是在对地面灌溉后确定的，因此根据饱和含水量确定的田间持水量为地面灌溉方式对应的最大持水量；
2)喷灌：
具体的确定最大持水量的方式为：根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量。具体的喷灌方式对应的土壤水分含量累加曲线的生成方式可以参见上述步骤S202中土壤水分累加曲线的生成方式。
3)滴灌：
包括两种确定最大持水量的方式：方式一，根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。具体的滴灌方式对应的土壤水分含量累加曲线的生成方式可以参见上述步骤S202中土壤水分累加曲线的生成方式。方式二，根据田间持水量确定滴灌最大持水量，具体的是将田间持水量乘以第二预设比值得到喷灌对应的最大持水量，其中第二预设比值小于1，优选的第二预设比值可以设置为0.6-0.8。
S207.根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期。
1)若灌溉方式为地面灌溉，则根据地面灌溉的最大持水量以及灌溉补偿点确定地面灌溉的灌水定额，根据地面灌溉的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定地面灌溉的灌水周期；
给出计算灌水定额以及灌水周期计算的公式进行说明：
Q1＝FC-RP
T1＝(FC+∑Pi-RP-∑ETi)/ET0
其中，Q1为地面灌溉对应的灌水定额；FC为田间持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量(0.6-0.8FC)；∑Pi为有效降雨量；T1为地面灌溉天数(灌水周期)；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，该值是一个动态变化的值。
ETi的确定公式为：
Figure BDA0002225567050000101
其中，θn0为某一天中凌晨对应每层的土壤体积含水量；θn1为一天后凌晨对应每层的土壤体积含水量；h为特定深度，本实施例中以100mm划分为一层。需要说明的是，在实际的应用中，θn0和θn1不一定是凌晨对应的土壤体积含水量，也可以是其他时间对应的土壤体积含水量，但两者一定对应的是不同天中的同样时间对应的土壤体积含水量。
2)若灌溉方式为喷灌，则根据喷灌的最大持水量以及灌溉补偿点确定喷灌的灌水定额，根据喷灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定喷灌的灌水周期；
给出计算灌水定额以及灌水周期计算的公式进行说明：
Q2＝SFP-RP
T2＝(SFP+∑Pi-RP-∑ETi)/ET0
其中，Q2为喷灌方式对应的灌水定额；SFP为喷灌对应的最大持水量；FC为田间持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量(0.6-0.8FC)；∑Pi为有效降雨量；T2为滴灌灌溉天数(灌水周期)；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量，ETi的计算参见前述中的计算公式；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，该值是一个动态变化的值。
3)若灌溉方式为滴灌，则根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及湿润比确定滴灌的灌水定额，根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定滴灌的灌水周期。
给出计算灌水定额以及灌水周期计算的公式进行说明：
Q3＝(DFP-RP)*WR
T3＝(DFP+∑Pi-RP-∑ETi)/ET0
其中，Q3为滴灌方式对应的灌水定额；DFP为滴灌对应的最大持水量；FC为田间持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量(0.6-0.8FC)；WR为滴灌湿润比，湿润比WR＝湿润面积/总的面积；∑Pi为有效降雨量；T3为滴灌灌溉天数(灌水周期)；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量，ETi的计算参见前述中的计算公式；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，该值是一个动态变化的值。
S208、在土壤水分含水量到达灌溉补偿点时依据灌水定额和灌水周期对农作物进行灌溉。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述图1和图2所述方法的灌溉决策的装置，如图3所示，该装置包括：
获取单元31，用于通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；
生成单元32，用于根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；
补偿点确定单元33，用于对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。
具体的，本申请实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施例中灌溉决策的装置能够首先通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉。可以看到，灌溉补偿点的获取是根据对实际土壤进行实地检测得到的，准确性较高，而且只需要获取土壤体积含水量就可以分析确定灌溉补偿点，具有实现方式简单效率高的有益效果。
进一步的，如图4所示，所述补偿点确定单元33包括：
饱和量确定模块331，用于根据所述土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量；
田持量确定模块332，用于根据土壤饱和含水量确定田间持水量；
补偿点确定模块333，用于根据田间持水量确定灌溉补偿点。
进一步的，如图4所示，灌溉方式包括地面灌溉、喷灌、滴灌三种方式，所述装置还包括：
最大持水量确定单元34，用于确定不同灌溉方式对应的最大持水量；
灌水定额和周期确定单元35，用于根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期。
进一步的，如图4所示，所述最大持水量确定单元34包括：
第一确定模块341，用于将所述田间持水量确定为地面灌溉的最大持水量；
第二确定模块342，用于根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量；
第三确定模块343，用于根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。
进一步的，如图4所示，灌水定额和周期确定单元35包括：
地面灌溉确定模块351，用于若灌溉方式为地面灌溉，则根据地面灌溉的最大持水量以及灌溉补偿点确定地面灌溉的灌水定额，根据地面灌溉的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定地面灌溉的灌水周期；
喷灌确定模块352，用于若灌溉方式为喷灌，则根据喷灌的最大持水量以及灌溉补偿点确定喷灌的灌水定额，根据喷灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定喷灌的灌水周期；
滴灌确定模块353，用于若灌溉方式为滴灌，则根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及湿润比确定滴灌的灌水定额，根据滴灌的最大持水量、灌溉补偿点以及蒸腾量确定滴灌的灌水周期。
具体的，本申请实施例的装置中各模块实现其功能的具体过程可参见方法实施例中的相关描述，此处不再赘述。
根据本申请实施例，还提供了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图1或图2所述的灌溉决策的方法。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种灌溉决策的方法，其特征在于，所述方法包括：
通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；
根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；
对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉；
其中，所述土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线为，以时间为横坐 标，以土壤总水分含量为纵坐标的曲线；其中，所述土壤总水分含量为某一时 刻从地表到特定深度土壤水分的累加值；
灌溉方式包括地面灌溉、喷灌、滴灌三种方式，所述方法还包括：
确定不同灌溉方式对应的最大持水量；
根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期；
计算灌水定额以及灌水周期计算的公式如下：
Q1= FC- RP
T1=(FC+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0；
其中，Q1为地面灌溉对应的灌水定额； FC为田间持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量，（0.6-0.8）FC；∑Pi 为有效降雨量;T1为地面灌溉天数,即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值；
Q2=SFP- RP
T2=(SFP+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0
其中，Q2为喷灌方式对应的灌水定额；SFP为喷灌对应的最大持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量,（0.6-0.8）FC；∑Pi 为有效降雨量;T2为滴灌灌溉天数,即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值；
Q3=（DFP- RP）*WR
T3=(DFP+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0
其中，Q3为滴灌方式对应的灌水定额；DFP为滴灌对应的最大持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量，（0.6-0.8）FC；WR为滴灌湿润比，WR=湿润面积/总的面积； ∑Pi 为有效降雨量；T3为滴灌灌溉天数,即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值。
2.根据权利要求1所述的灌溉决策的方法，其特征在于，所述对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，包括：
根据所述土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量；
根据土壤饱和含水量确定田间持水量；
根据田间持水量确定灌溉补偿点。
3.根据权利要求1所述的灌溉决策的方法，其特征在于，所述确定不同灌溉方式对应的最大持水量包括：
将所述田间持水量确定为地面灌溉的最大持水量；
根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量；
根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。
4.一种灌溉决策的装置，其特征在于，所述装置包括：
获取单元，用于通过标定土壤水分传感器获取各层土壤体积含水量；
生成单元，用于根据各层土壤体积含水量生成土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线；
补偿点确定单元，用于对所述土壤水分含量累加曲线进行分析，确定灌溉补偿点，以在到达灌溉补偿点时进行灌溉；
其中，所述土壤特定深度对应的土壤水分含量累加曲线为，以时间为横坐 标，以土壤总水分含量为纵坐标的曲线；其中，所述土壤总水分含量为某一时 刻从地表到特定深度土壤水分的累加值；
灌溉方式包括地面灌溉、喷灌、滴灌三种方式，所述装置还包括：
最大持水量确定单元，用于确定不同灌溉方式对应的最大持水量；
灌水定额和周期确定单元，用于根据灌溉补偿点、蒸腾量以及不同灌溉方式对应的最大持水量确定不同灌溉方式对应的灌水定额以及灌水周期；
计算灌水定额以及灌水周期计算的公式如下：
Q1= FC- RP
T1=(FC+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0；
其中，Q1为地面灌溉对应的灌水定额； FC为田间持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量，（0.6-0.8）FC；∑Pi 为有效降雨量;T1为地面灌溉天数，即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值；
Q2=SFP- RP
T2=(SFP+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0
其中，Q2为喷灌方式对应的灌水定额；SFP为喷灌对应的最大持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量，（0.6-0.8）FC；∑Pi 为有效降雨量;T2为滴灌灌溉天数，即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值；
Q3=（DFP- RP）*WR
T3=(DFP+∑Pi -RP-∑ETi)/ET0
其中，Q3为滴灌方式对应的灌水定额；DFP为滴灌对应的最大持水量；RP为灌溉补偿点对应的土壤总水分量，（0.6-0.8）FC；WR为滴灌湿润比，WR=湿润面积/总的面积； ∑Pi 为有效降雨量；T3为滴灌灌溉天数，即灌水周期；ETi为从灌溉开始后第i天的蒸腾量；∑ETi是从灌溉开始到目前为止已过灌溉天的累积蒸腾量；ET0为从灌溉开始到目前为止日平均蒸腾量，所述ET0是一个动态变化的值。
5.根据权利要求4所述的灌溉决策的装置，其特征在于，所述补偿点确定单元包括：
饱和量确定模块，用于根据所述土壤水分含量累加曲线确定土壤特定深度对应的土壤饱和含水量；
田持量确定模块，用于根据土壤饱和含水量确定田间持水量；
补偿点确定模块，用于根据田间持水量确定灌溉补偿点。
6.根据权利要求5所述的灌溉决策的装置，其特征在于，所述最大持水量确定单元包括：
第一确定模块，用于将所述田间持水量确定为地面灌溉的最大持水量；
第二确定模块，用于根据对土壤充分喷灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定喷灌的最大持水量；
第三确定模块，用于根据对土壤充分滴灌后对应的特定深度对应的土壤水分含量累加曲线中的最高点确定滴灌的最大持水量。
7.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，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权利要求1至权利要求3中任一项所述的灌溉决策的方法。
CN201910956370.5A 2019-10-08 2019-10-08 灌溉决策的方法及装置 Active CN110754343B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956370.5A CN110754343B (zh) 2019-10-08 2019-10-08 灌溉决策的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910956370.5A CN110754343B (zh) 2019-10-08 2019-10-08 灌溉决策的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110754343A CN110754343A (zh) 2020-02-07
CN110754343B true CN110754343B (zh) 2022-01-25

Family

ID=69331293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910956370.5A Active CN110754343B (zh) 2019-10-08 2019-10-08 灌溉决策的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110754343B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114568271B (zh) * 2022-01-14 2023-08-01 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 适用于无土限根基质栽培的灌溉方法、装置及系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631098A (zh) * 2003-12-25 2005-06-29 中国农业大学 一种非充分灌溉预报与控制方法
CN103493715A (zh) * 2013-09-30 2014-01-08 中国农业大学 基于作物根区土壤水分与根系分布的灌溉控制方法与系统
CN105868864A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 宁夏回族自治区唐徕渠管理处 一种套种作物自动灌溉的控制方法及系统
CN106993518A (zh) * 2017-05-08 2017-08-01 北京市水科学技术研究院 一种设施蔬菜膜下滴灌方法
CN107135915A (zh) * 2017-05-08 2017-09-08 北京市水科学技术研究院 一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统
CN107945042A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 上海华维节水灌溉股份有限公司 一种作物生长灌溉决策控制系统
CN109596812A (zh) * 2018-12-27 2019-04-09 固安京蓝云科技有限公司 确定作物的灌溉参数的方法及装置
CN110070278A (zh) * 2019-04-10 2019-07-30 固安京蓝云科技有限公司 用于农作物的灌溉最不利点确定方法及装置、服务器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1631098A (zh) * 2003-12-25 2005-06-29 中国农业大学 一种非充分灌溉预报与控制方法
CN103493715A (zh) * 2013-09-30 2014-01-08 中国农业大学 基于作物根区土壤水分与根系分布的灌溉控制方法与系统
CN105868864A (zh) * 2016-04-13 2016-08-17 宁夏回族自治区唐徕渠管理处 一种套种作物自动灌溉的控制方法及系统
CN106993518A (zh) * 2017-05-08 2017-08-01 北京市水科学技术研究院 一种设施蔬菜膜下滴灌方法
CN107135915A (zh) * 2017-05-08 2017-09-08 北京市水科学技术研究院 一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统
CN107945042A (zh) * 2017-11-29 2018-04-20 上海华维节水灌溉股份有限公司 一种作物生长灌溉决策控制系统
CN109596812A (zh) * 2018-12-27 2019-04-09 固安京蓝云科技有限公司 确定作物的灌溉参数的方法及装置
CN110070278A (zh) * 2019-04-10 2019-07-30 固安京蓝云科技有限公司 用于农作物的灌溉最不利点确定方法及装置、服务器

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
作物灌溉用水量和Kc的计算;李工;《灌溉大师网站，http://www.irripro.net/nd.jsp?id=126》;20190522;第1-2页 *
土壤水分含量及相关分析计算;李工;《灌溉大师网站，http://www.irripro.net/nd.jsp?id=127#fai_2_top》;20190522;第1-4页 *
新疆棉花覆膜灌溉决策系统;门旗等;《新疆农业大学学报》;19991230(第4期);第298-303页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110754343A (zh) 2020-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110754344B (zh) 基于气象预告的灌溉决策方法及装置
CN107945042B (zh) 一种作物生长灌溉决策控制系统
EP3179319B1 (en) Method for irrigation planning and system for its implementation
CN108323419B (zh) 土壤地表渗水速率和灌溉水量的判别方法及智能灌溉系统
CN107087539A (zh) 一种基于物联网的果蔬智能灌溉系统
WO2017106962A1 (en) System and method for real-time water management
CN106934534B (zh) 长藤结瓜灌区灌溉水有效利用系数计算方法
Egea et al. Soil moisture dynamics in a hedgerow olive orchard under well-watered and deficit irrigation regimes: Assessment, prediction and scenario analysis
CN115039676B (zh) 一种灌溉方法及系统
CN109829134A (zh) 长序列农田灌溉定额测算方法
AU2018319222A1 (en) Method of determination of water stress in a one or more plants in a crop located in the vicinity of a soil moisture sensor array and knowledge of ETo
Tian et al. Partitioning the causes of spatiotemporal variation in the sunny day sap flux density of a larch plantation on a hillslope in northwest China
Rao Field test of a simple soil-water balance model for irrigated areas
CN110754343B (zh) 灌溉决策的方法及装置
Al-Kufaishi et al. The feasibility of using variable rate water application under a central pivot irrigation system
CN109299830A (zh) 一种基于墒情监测的水文预报系统及方法
CN110726807B (zh) 作物系数确定的方法及装置
Li et al. A comparison of three methods for determining vineyard evapotranspiration in the arid desert regions of northwest China
WO2022040756A1 (en) Refill point or target deficit for crop irrigation
WO2020047587A1 (en) System and method for sensor-based auto-calibration of soil-moisture levels
CN116090842A (zh) 农田灌溉决策方法、装置、设备和存储介质
CN114004169A (zh) 一维饱和-非饱和水分运动参数计算方法及装置
CN104569342B (zh) 一种确定土壤水分监测仪器埋设位置的方法和装置
Mestas-Valero et al. Estimation of the daily water consumption by maize under Atlantic climatic conditions (A Coruña, NW Spain) using Frequency Domain Reflectometry–a case study
Todorovic et al. HYDRO-TECH: An integrated decision support system for sustainable irrigation management (i): Main algorithms and field testing

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant