CN112314414B - 一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法 - Google Patents

一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，响应于自动控制系统的指令，启动灌溉决策程序，包括：Ⅰ.获取灌溉区域的编码（ID），确认灌溉区域的面积参数；Ⅱ.获取当前时间（T1），判断当前是否在可灌溉时间段内；Ⅲ.获取上次灌溉时间（T0）；Ⅳ.获取光照辐射值数据，计算在所述上次灌溉时间（T0）至当前时间（T1）的时长内的有效光合辐射累积量（Rsum）；Ⅴ.根据所述有效光合辐射累积量（Rsum），计算所述时长内的水分蒸发量（ET）；Ⅵ.判断所述蒸发量（ET）是否达到蒸发量阈值（ETs）；Ⅶ.进入灌溉序列。本发明适用于鸡毛菜整个生长周期的灌溉控制，使鸡毛菜品质更高且保持一致，并且节约用肥。

Description

一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法
技术领域
本发明涉及穴盘生产农作物技术领域，尤其涉及一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法。
背景技术
农作物，例如各种叶子蔬菜(例如：小白菜、大葱等)、花卉(例如：矮牵牛)，可以采用穴盘生产技术，在温室大棚中培育和种植。
鸡毛菜，是上海蔬菜商品名中的一个独特的名字，特指“三叶一心、株高10厘米”的小白菜嫩苗。鸡毛菜口感清香、质地柔嫩，深受上海地区居民的青睐。鸡毛菜还有清除肺热咳嗽、预防便秘，富含维生素C、维生素B1、维生素B6、泛酸等，经常食用能够促进儿童生长发育，缓解精神紧张，有益身体健康。
在农作物(例如：鸡毛菜)的工厂化穴盘生产技术体系中，潮汐灌溉也是生态高效栽培关键控制点之一。传统蔬果的灌溉方式通常是定时对整颗植株进行喷水，这种灌溉方式除了会阻碍大部分叶片表面的光合作用之外，沾了水的叶片表面更会增加细菌萌发的机会。潮汐灌溉是基于基质水分运移规律的潮汐灌溉水肥决策方案，利用潮涨潮落实现循环灌溉，灌溉时间短，灌溉均匀；肥随水精准施入，循环灌溉零排放；过滤和渗透处理后的灌溉水清澈洁净，通过穴盘孔隙直接浸入农作物的根部。在这种灌溉方式下生产的农作物，叶面干燥，光合作用增强；通过阻止叶面沾湿，也防治了病害的发生与传播，实现了全季节的零农药生产。
现有技术中通常采用手动的不定时或定时灌溉，主要流程为：手动选择灌溉区域，然后设定上水持续时间，选择是否延时；再设置下次灌溉启动时间及灌溉周期，启动灌溉。但是，手动灌溉需要频繁设置各个中灌溉参数，参数来源比较局限，主要根据种植人员技术经验，灌溉过过程中对肥液浓度的控制不稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，以解决现有技术中存在的频繁设置灌溉、参数调整、肥液控制等问题，实现自动化的潮汐灌溉。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明的一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，其特征在于，响应于自动控制系统的指令，启动灌溉决策程序，包括：
Ⅰ.获取灌溉区域的编码(ID)，确认灌溉区域的面积参数；
Ⅱ.获取当前时间(T1)，判断当前是否在可灌溉时间段内；
Ⅲ.获取上次灌溉时间(T0)；
Ⅳ.获取光照辐射值数据，计算在所述上次灌溉时间(T0)至当前时间(T1)的时长内的有效光合辐射累积量(Rsum)；
Ⅴ.根据所述有效光合辐射累积量(Rsum)，计算所述时长内的水分蒸发量(ET)；
Ⅵ.判断所述蒸发量(ET)是否达到蒸发量阈值(ETs)；
Ⅶ.进入灌溉序列；
所述可灌溉时间段是指根据作物的生长习性设置的作物灌溉时间段；当所述当前时间(T1)处于所述可灌溉时间段内时，所述灌溉决策程序向下一步运行；当所述当前时间(T1)不在所述可灌溉时间段内时，所述自动控制系统发出指令，返回步骤(Ⅱ)继续获取当前时间(T1)，或者返回待机状态。
进一步地，当所述蒸发量(ET)已经达到所述蒸发量阈值(ETs)时，所述自动控制系统发出进入灌溉序列的指令，开始进行潮汐灌溉；当所述蒸发量(ET)尚未达到所述蒸发量阈值(ETs)，所述自动控制系统发出指令，返回步骤(Ⅱ)继续获取当前时间(T1)，或者返回待机状态。
进一步地，本发明的一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，还包括设置自动灌溉参数的过程：选择自动灌溉区域，设定所述灌溉区域的可灌溉时间段、灌溉时长、灌溉系数、蒸发量阈值中的一个或多个数据。
所述灌溉时长为所述潮汐灌溉的上水维持时间长度；
所述灌溉系数是由农作物的品种及供给农作物生长的土壤基质的类型共同决定的，由操作者事先自定义输入自动控制系统；
所述蒸发量阈值(ETs)为操作者事先设定的蒸发量(ET)的阈值，当所述时长内的水分蒸发量(ET)到达所述蒸发量阈值(ETs)后，所述潮汐灌溉启动。
进一步地，所述有效光合辐射累积量(Rsum)的计算公式为：
Rsum＝∑iRTi
其中：Rsum为所述有效光合辐射累积量，i为所述时长内的单位时间数，R为单位时间内的平均光照量，T为单位时间内的光照时间；
所述蒸发量(ET)的计算公式为：
Figure BDA0002748138680000031
其中：ET为所述蒸发量，α为灌溉系数，Rsum为有效光合辐射累积量，2.45为常数。
进一步地，本发明的一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，还包括响应于自动控制系统的指令，启动预测灌溉决策程序，包括：
a.获取灌溉区域的编码(ID)，确认灌溉区域的面积参数；
b.获取上次灌溉时间(T0)；
c.获取预测时段内的天气预报数据；
d.获取光照辐射值数据；
e.计算在预测时段内的有效光合辐射累积量(Rsum)以及水分的蒸发量(ET)；
f.计算达到蒸发量阈值(ETs)所需的时长(t)，确定下次灌溉的启动时间(T1＝T0+t)；
g.加入灌溉序列。
进一步地，所述预测灌溉决策流程还包括设置预测灌溉参数的过程：选择预测灌溉区域，设定预测灌溉周期，设定所述灌溉区域的可灌溉时间段、灌溉时长和灌溉系数。
本发明的有益效果是：
采用本发明的自动控制方法进行潮汐灌溉穴盘农作物，可以提升农作物(例如鸡毛菜)的品质和产品，适用于鸡毛菜整个生长周期的灌溉控制，对各个时间段灌溉肥液的控制使鸡毛菜品质更高且保持一致，并且节约用肥，将经验结合实验数据使种植数据化更利于种植的推广以及产业化种植。
附图说明
图1为实施例1的潮汐灌溉自动控制流程图。
图2为实施例2提前预测灌溉决策流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
实施例1
如图1所示。一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，包括：
(1)预先设置自动灌溉参数：
选择自动灌溉区域；
设定该灌溉区域的可灌溉时间段：8:00～10:00和16:00～18:00，程序在该时段之外不启动灌溉；
设置灌溉时长：10min；说明单次灌溉潮汐上水维持时间为10分钟；
设置灌溉系数：0.76；也即所述蒸发量(ET)的计算公式中参数α为0.76；
设置蒸发量阈值(ETs)：3.0mm；也即蒸腾蒸发量达到3.0mm后，启动潮汐灌溉。
(2)2020年7月30日8时，响应于自动控制系统的指令，对穴盘鸡毛菜启动灌溉决策程序，包括S1～S9：
S1：获取灌溉区域的编码(ID)，确认灌溉区域的面积参数；
S2：程序读取当前时间(T1)为2020年7月30日8时；
S3：判断当前是在可灌溉时间段内；
S4：程序读取上次灌溉时间(T0)为2020年7月29日17时；
S5：程序读取7月29日17时至7月30日8时的光照辐射值数据；
S6：以小时为单位取平均值进行累积，计算得出有效光合辐射累积量(Rsum)为8.3J/m2；
S7：根据有效光合辐射累积量(Rsum)，计算得出7月29日17时至7月30日8时内的水分蒸发量(ET)为2.48mm；
S8：程序经比对判断，ET值小于蒸发量阈值(ETs)的3.0mm；不启动灌溉；返回S2，继续读取当前时间；
S9：2020年7月30日9时，重复上述步骤(S1)～(S8)，计算得出有效光合辐射累积量(Rsum)为10.5J/m2，并计算得出ET值为3.14mm，大于蒸发量阈值(ETs)的3.0mm，符合灌溉条件，进入潮汐灌溉序列，维持上水时间为10分钟。
实施例2
如图2所示。一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，对穴盘鸡毛菜的预测灌溉决策流程：
(1)预先设置预测灌溉参数：
选择预测灌溉区域；
设定预测灌溉周期：选取未来5天的气象预报数据(可以是3天、5天、7天等，根据实际气象数据获取的精度来调整)
设定所述灌溉区域的可灌溉时间段：8:00～10:00和16:00～18:00，程序在该时段之外不启动灌溉；
设置灌溉时长：10min；说明单次灌溉潮汐上水维持时间为10分钟；
设置灌溉系数：0.76；也即所述蒸发量(ET)的计算公式中参数α为0.76；
(2)2020年9月22日9时，响应于自动控制系统的指令，启动预测灌溉决策程序，包括S11～S19：
S11：程序读取灌溉区域的编码(ID)，确认灌溉区域的面积参数；
S12：程序读取上次灌溉时间(T0)为2020年9月22日8时；
S13：程序读取预测时段内的天气预报数据；
S14：根据所述天气预报数据，程序读取光照辐射值数据；
S15：计算在预测时段内的有效光合辐射累积量(Rsum)和水分的蒸发量(ET)；
S16：计算达到蒸发量阈值(ETs)所需的时长(t)为26小时；
S17：计算下次灌溉的启动时间(T1＝T0+t)为2020年9月23日10时；
S18：加入灌溉序列。

Claims (3)

1.一种潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，其特征在于，响应于自动控制系统的指令，启动灌溉决策程序，包括：
Ⅰ.获取灌溉区域的编码，确认灌溉区域的面积参数；
Ⅱ.获取当前时间，判断当前是否在可灌溉时间段内；
Ⅲ.获取上次灌溉时间；
Ⅳ.获取光照辐射值数据，计算在所述上次灌溉时间至当前时间的时长内的有效光合辐射累积量；
Ⅴ.根据所述有效光合辐射累积量，计算所述时长内的水分蒸发量；
Ⅵ.判断所述蒸发量是否达到蒸发量阈值；
Ⅶ.进入灌溉序列；
当所述当前时间处于所述可灌溉时间段内时，所述灌溉决策程序向下一步运行；当所述当前时间不在所述可灌溉时间段内时，所述自动控制系统发出指令，返回步骤(Ⅱ)继续获取当前时间，或者返回待机状态；
当所述蒸发量已经达到所述蒸发量阈值时，所述自动控制系统发出进入灌溉序列的指令，开始进行潮汐灌溉；当所述蒸发量尚未达到所述蒸发量阈值，所述自动控制系统发出指令，返回步骤(Ⅱ)继续获取当前时间，或者返回待机状态；
所述有效光合辐射累积量的计算公式为：
Rsum＝∑iRTi
其中：Rsum为所述有效光合辐射累积量，i为所述时长内的单位时间数，R为单位时间内的平均光照量，T为单位时间内的光照时间；
所述蒸发量的计算公式为：
Figure FDA0003951081500000011
其中：ET为所述蒸发量，α为灌溉系数，Rsum为有效光合辐射累积量，2.45为常数；所述灌溉系数α是由农作物的品种及供给农作物生长的土壤基质的类型共同决定的；
所述的潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，还包括响应于自动控制系统的指令，启动预测灌溉决策程序，包括：
a.获取灌溉区域的编码，确认灌溉区域的面积参数；
b.获取上次灌溉时间；
c.获取预测时段内的天气预报数据；
d.获取光照辐射值数据；
e.计算在预测时段内的有效光合辐射累积量以及水分的蒸发量；
f.计算达到蒸发量阈值所需的时长，确定下次灌溉的启动时间；
g.加入灌溉序列。
2.根据权利要求1所述的潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，其特征在于，还包括设置自动灌溉参数的过程：选择自动灌溉区域，设定所述灌溉区域的可灌溉时间段、灌溉时长、灌溉系数、蒸发量阈值中的一个或多个数据。
3.根据权利要求1所述的潮汐灌溉穴盘农作物的自动控制方法，其特征在于，所述预测灌溉决策程序还包括设置预测灌溉参数的过程：选择预测灌溉区域，设定预测灌溉周期，设定所述灌溉区域的可灌溉时间段、灌溉时长和灌溉系数。
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