CN112578825B - 一种基于互联网的智能灌溉系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于互联网的智能灌溉系统，包括降雨量预测模块，用于预测灌溉区域未来的降雨量；气温预测模块，用于预测灌溉区域未来的气温；若干个表层土壤含水量测量模块，用于测量灌溉区域不同位置的表层土壤含水量；若干个深层土壤含水量测量模块，用于测量灌溉区域不同位置的深层土壤含水量；浇灌模块，用于对灌溉区域进行大水量全覆盖浇灌；微灌模块，用于对灌溉区域进行小水量精确补水。本发明能够解决现有技术的不足，提高灌溉用水的分配控制精度。
Description
技术领域
本发明涉及节水灌溉技术领域，尤其是一种基于互联网的智能灌溉系统及其控制方法。
背景技术
随着节水灌溉技术的发展，例如微灌、滴灌等灌溉方式逐渐在我国普及。上述灌溉方式仅仅解决了灌溉过程中水资源浪费的问题，但是对于灌溉水量如何控制和分配，还大都是通过人工结合天气预报进行经验判断，经常导致灌溉水量分配控制不合理。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于互联网的智能灌溉系统及其控制方法，能够解决现有技术的不足，提高灌溉用水的分配控制精度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种基于互联网的智能灌溉系统，包括：
降雨量预测模块，用于预测灌溉区域未来的降雨量；
气温预测模块，用于预测灌溉区域未来的气温；
若干个表层土壤含水量测量模块，用于测量灌溉区域不同位置的表层土壤含水量；
若干个深层土壤含水量测量模块，用于测量灌溉区域不同位置的深层土壤含水量；
浇灌模块，用于对灌溉区域进行大水量全覆盖浇灌；
微灌模块，用于对灌溉区域进行小水量精确补水。
一种上述的基于互联网的智能灌溉系统的控制方法，包括以下步骤：
A、根据气温预测模块得到的未来气温计算灌溉区域的总蒸发量，然后与降雨量预测模块得到的未来降雨量进行对比，得到灌溉区域的总体灌溉用水量；
B、浇灌模块按照步骤A得到的总体灌溉用水量的80％～85％进行浇灌作业；
C、通过表层土壤含水量测量模块和深层土壤含水量测量模块对土壤的实时含水量状态进行监控；
D、微灌模块根据步骤C的监控结果对需要补水的灌溉区域进行精确补水。
作为优选，步骤A中，计算灌溉区域的总蒸发量时，首先建立温度和总蒸发量的函数关系，通过表层土壤含水量测量模块获得土壤表层平均含水量，使用土壤表层平均含水量对温度和总蒸发量的函数关系进行修改正。
作为优选，步骤D中，进行精确补水包括以下步骤，
D1、根据历史数据建立土壤表层含水量和深层含水量的函数关系，建立温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系；
D2、使用微灌模块选择不同含水量区域以及不同温度时间进行补水实验，根据实验结果对步骤D1中的函数关系进行修正；
D3、根据修正后的函数关系以及土壤实时含水量、实时温度进行补水。
作为优选，步骤D2中，首先在相同温度下，对不同含水量区域进行第一次补水实验，采集土壤含水量变化数据；然后选择土壤含水量变化数据与土壤表层含水量和深层含水量的函数关系线性相似度最高的区域，在不同温度下进行第二次补水试验，采集土壤含水量变化数据；使用第二次补水试验的数据对土壤表层含水量和深层含水量的函数关系进行修正，使用第一次补水试验的数据和第二次补水试验的数据对温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系进行修正。
作为优选，步骤D3中，每次补水的总水量不超过总体灌溉用水量的1％,每次补水的过程中至少重复步骤D2的过程一次，下一次补水时使用最新修正的函数关系确定补水区域和补水水量。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过建立温度、蒸发量、土壤含水量的函数关系，并通过优化函数关系的修正过程，实现函数关系与土壤实时墒情的良好适配，从而实现快速、精确确定灌溉用水分配的目的。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的原理图。
具体实施方式
参照图1，本发明一个具体实施方式包括：
降雨量预测模块1，用于预测灌溉区域未来的降雨量；
气温预测模块2，用于预测灌溉区域未来的气温；
若干个表层土壤含水量测量模块3，用于测量灌溉区域不同位置的表层土壤含水量；
若干个深层土壤含水量测量模块4，用于测量灌溉区域不同位置的深层土壤含水量；
浇灌模块5，用于对灌溉区域进行大水量全覆盖浇灌；
微灌模块6，用于对灌溉区域进行小水量精确补水。
一种是哪个述的基于互联网的智能灌溉系统的控制方法，包括以下步骤：
A、根据气温预测模块2得到的未来气温计算灌溉区域的总蒸发量，然后与降雨量预测模块1得到的未来降雨量进行对比，得到灌溉区域的总体灌溉用水量；
B、浇灌模块5按照步骤A得到的总体灌溉用水量的80％～85％进行浇灌作业；
C、通过表层土壤含水量测量模块3和深层土壤含水量测量模块4对土壤的实时含水量状态进行监控；
D、微灌模块6根据步骤C的监控结果对需要补水的灌溉区域进行精确补水。
步骤A中，计算灌溉区域的总蒸发量时，首先建立温度和总蒸发量的函数关系，通过表层土壤含水量测量模块3获得土壤表层平均含水量，使用土壤表层平均含水量对温度和总蒸发量的函数关系进行修改正。
步骤D中，进行精确补水包括以下步骤，
D1、根据历史数据建立土壤表层含水量和深层含水量的函数关系，建立温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系；
D2、使用微灌模块6选择不同含水量区域以及不同温度时间进行补水实验，根据实验结果对步骤D1中的函数关系进行修正；
D3、根据修正后的函数关系以及土壤实时含水量、实时温度进行补水。
步骤D2中，首先在相同温度下，对不同含水量区域进行第一次补水实验，采集土壤含水量变化数据；然后选择土壤含水量变化数据与土壤表层含水量和深层含水量的函数关系线性相似度最高的区域，在不同温度下进行第二次补水试验，采集土壤含水量变化数据；使用第二次补水试验的数据对土壤表层含水量和深层含水量的函数关系进行修正，使用第一次补水试验的数据和第二次补水试验的数据对温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系进行修正。
步骤D3中，每次补水的总水量不超过总体灌溉用水量的1％,每次补水的过程中至少重复步骤D2的过程一次，下一次补水时使用最新修正的函数关系确定补水区域和补水水量。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种基于互联网的智能灌溉系统的控制方法，所述基于互联网的智能灌溉系统包括：
降雨量预测模块(1)，用于预测灌溉区域未来的降雨量；
气温预测模块(2)，用于预测灌溉区域未来的气温；
若干个表层土壤含水量测量模块(3)，用于测量灌溉区域不同位置的表层土壤含水量；
若干个深层土壤含水量测量模块(4)，用于测量灌溉区域不同位置的深层土壤含水量；
浇灌模块(5)，用于对灌溉区域进行大水量全覆盖浇灌；
微灌模块(6)，用于对灌溉区域进行小水量精确补水；
其特征在于包括以下步骤：
A、根据气温预测模块(2)得到的未来气温计算灌溉区域的总蒸发量，然后与降雨量预测模块(1)得到的未来降雨量进行对比，得到灌溉区域的总体灌溉用水量；
计算灌溉区域的总蒸发量时，首先建立温度和总蒸发量的函数关系，通过表层土壤含水量测量模块(3)获得土壤表层平均含水量，使用土壤表层平均含水量对温度和总蒸发量的函数关系进行修改正；
B、浇灌模块(5)按照步骤A得到的总体灌溉用水量的80％～85％进行浇灌作业；
C、通过表层土壤含水量测量模块(3)和深层土壤含水量测量模块(4)对土壤的实时含水量状态进行监控；
D、微灌模块(6)根据步骤C的监控结果对需要补水的灌溉区域进行精确补水；
进行精确补水包括以下步骤，
D1、根据历史数据建立土壤表层含水量和深层含水量的函数关系，建立温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系；
D2、使用微灌模块(6)选择不同含水量区域以及不同温度时间进行补水实验，根据实验结果对步骤D1中的函数关系进行修正；
D3、根据修正后的函数关系以及土壤实时含水量、实时温度进行补水。
2.根据权利要求1所述的基于互联网的智能灌溉系统的控制方法，其特征在于：步骤D2中，首先在相同温度下，对不同含水量区域进行第一次补水实验，采集土壤含水量变化数据；然后选择土壤含水量变化数据与土壤表层含水量和深层含水量的函数关系线性相似度最高的区域，在不同温度下进行第二次补水试验，采集土壤含水量变化数据；使用第二次补水试验的数据对土壤表层含水量和深层含水量的函数关系进行修正，使用第一次补水试验的数据和第二次补水试验的数据对温度和浇灌与土壤表层含水量的函数关系进行修正。
3.根据权利要求2所述的基于互联网的智能灌溉系统的控制方法，其特征在于：步骤D3中，每次补水的总水量不超过总体灌溉用水量的1％,每次补水的过程中至少重复步骤D2的过程一次，下一次补水时使用最新修正的函数关系确定补水区域和补水水量。
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