CN113219158B - 机采棉间作孜然水分监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机采棉间作孜然水分监测系统，包括：地下水分检测单元、地上湿度检测单元、光照强度检测单元、温度检测单元、挡雨单元、储水单元和中控单元。本发明通过设置预设光照强度以初步判定土地周边的天气状况并在初步判定完成后根据不同的初步判定情况选取对应的参数以确定土地所处的具体环境状况并根据确定的具体状况将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值，能够有效防止棉花作物和孜然作物由于土壤中含水量过高或过低导致的作物枯萎的情况发生，从而有效保证了作物的生长情况，有效提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

Description

机采棉间作孜然水分监测系统

技术领域

本发明涉及农业种植技术领域，尤其涉及一种机采棉间作孜然水分监测系统。

背景技术

间作是指在同一田地上于同一生长期内分带或相间种植两种或两种以上作物的种植方式。间作可以提高对土地的利用率，由间作形成的作物复合群体可以提高对阳光的截取与吸收，减少对光能的浪费，同时多种作物间作还具有互补的作用。

将孜然和棉花按照一定的行列间隔种植在同一田地中，不仅合理利用了土地资源，也便于田间管理，在合理种植的情况下，可以实现棉花和孜然的增产增收。由于孜然和棉花在不同生长时期中，对水分的需求不同；在同一时期里，孜然和棉花各自对水分的需求也不同，因此在机采棉孜然间作种植过程中，需要及时做好孜然和棉花的水分调节，满足孜然和棉花的生长需求。现有技术中，在大多应用直接漫灌或是滴灌、喷灌的方式对孜然和棉花进行灌溉，补充间作田水分，但是却没有将孜然和棉花的水分需求区分开，按照各自它们各自不同的水分需求进行有针对性的水分调节，这样就极易造成达到了棉花生长的适宜水分，但是孜然的水分却过量或者未达到孜然生长适宜的水分；或者达到了孜然生长适宜的水分，而未达到棉花生长适宜的水分，从而导致间作效率低下。

同时，间作田的土壤水分调节需要保证土壤含水量能够满足孜然和棉花生长需求，目前主要是即需即灌，即当土壤含水量不足时，随即使用灌溉系统对间作田进行灌溉，这种方法费时费力，浪费大量水资源，且在灌溉时无法针对机采棉或孜然所需的水量进行调节，进一步降低了针对机采棉和孜然的间作效率。

发明内容

为此，本发明提供一种机采棉间作孜然水分监测系统，用以克服现有技术中无法根据机采棉和孜然的实际用水需求调节灌溉水用量导致的间作效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种机采棉间作孜然水分监测系统，包括：

地下水分检测单元，用以检测土壤内的水含量，地下水分检测单元包括多个分别位于棉花作物所处的地下、用以检测棉花作物所处土壤处的水含量的第一地下水分检测器以及多个分别位于孜然作物所处的地下、用以检测孜然作物所处土壤处的水含量的第二地下水分检测器；

地上湿度检测单元，包括多个用以检测土壤上方的水含量的湿度检测器，各湿度检测器分别位于棉花作物和孜然作物之间；

光照强度检测单元，包括多个均匀设置在地上的用以检测环境中光照强度的光照强度检测器；

温度检测单元，用以检测环境温度，包括多个均匀分布在地上、用以检测地上温度的地上温度检测器以及多个均匀分布在地下、用以检测地下温度的地下温度检测器；

挡雨单元，包括多个可伸缩的挡雨板，用以在极端环境下为棉花作物和孜然作物遮挡雨水或阳光；

储水单元，其为一储水罐，用以储水，在储水单元顶端设有第一进水口和第二进水口，其中，第一进水口与所述挡雨单元相连，用以接收挡雨单元在挡雨时储存的雨水；所述储水罐底端设有排水管，排水管端部设有多个支管，用以将水输送至地面的对应位置以对棉花作物和/或孜然作物进行灌溉；

中控单元，其分别与所述地下水分检测单元、地上湿度检测单元、光照强度检测单元、光照强度检测单元、温度检测单元、挡雨单元和储水单元相连用以根据实际的天气状况以及土壤内的实际含水量调节各单元中部件的运行参数；

所述中控单元会根据环境中的光照强度初步判定土地周边的环境情况，当系统对土地中的水分进行监测时，中控单元根据光照强度对土地周边的天气进行初步判定，当中控单元初步判定天气为晴天时，中控单元根据光照强度、水含量以及温度将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

当中控单元初步判定天气为非晴天时，中控单元根据湿度判定天气是否为雨天，当中控单元判定天气为雨天且中控单元判定天气为暴雨时，中控单元根据湿度和水含量将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

所述中控单元中设有预设光照强度L0和预设临界光照强度Lmax，中控单元控制所述光照强度检测单元检测土地周边的光照强度L，若L≥L0，中控单元判定环境为晴天，若L＜L0，中控单元判定环境为非晴天；

所述中控单元中还设有预设地上湿度Sa0，当中控单元判定环境为非晴天时，中控单元控制所述湿度检测器检测环境中的湿度S，若S≤Sa0，中控单元判定环境为阴天，若S＞Sa0，中控单元判定环境为雨天，中控单元控制所述第一地下水分检测器检测棉花作物地下的水分含量Wa、控制所述第二地下水分检测器检测孜然作物地下的水分含量Wb并根据Wa和Wb的实际值判定是否打开挡雨板；

所述中控单元中还设有预设地上水分含量Wa0和预设地下水分含量Wb0，若Wa≤Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定地下含水量过低、不控制挡雨板打开并根据Wa与Wa0的差值以及Wb与Wb0的差值将各支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉棉花作物和孜然作物；

若Wa≤Wa0且Wb＞Wb0，中控单元判定棉花作物地下含水量过低、控制挡雨板打开并根据Wa与Wa0的差值将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉棉花作物；

若Wa＞Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定孜然作物地下含水量过低、不控制挡雨板打开并根据Wb与Wb0的差值将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉孜然作物；

若Wa＞Wa0且Wb＞Wb0，中控单元控制挡雨板打开且不控制所述支管的阀门打开。

进一步地，当Wa≤Wa0时，所述中控单元计算第一水含量差值△Wa并根据△Wa将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wa＝Wa0-Wa；

所述中控单元中还设有第一预设第一水含量差值△Wa1、第二预设第一水含量差值△Wa2、第三预设第一水含量差值△Wa3、第一预设棉花支管开度Ka1、第二预设棉花支管开度Ka2、第三预设棉花支管开度Ka3和第四预设棉花支管开度Ka4，其中，△Wa1＜△Wa2＜△Wa3，Ka1＜Ka2＜Ka3＜Ka4；

当△Wa≤△Wa1时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka1；

当△Wa1＜△Wa≤△Wa2时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka2；

当△Wa2＜△Wa≤△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka3；

当△Wa＞△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka4。

进一步地，当Wb≤Wb0时，所述中控单元计算第二水含量差值△Wb并根据△Wb将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wb＝Wb0-Wb；

所述中控单元中还设有第一预设第二水含量差值△Wb1、第二预设第二水含量差值△Wb2、第三预设第二水含量差值△Wb3、第一预设孜然支管开度Kb1、第二预设孜然支管开度Kb2、第三预设孜然支管开度Kb3和第四预设孜然支管开度Kb4，其中，△Wb1＜△Wb2＜△Wb3，Kb1＜Kb2＜Kb3＜Kb4；

当△Wb≤△Wb1时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb1；

当△Wb1＜△Wb≤△Wb2时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb2；

当△Wb2＜△Wb≤△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb3；

当△Wb＞△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb4。

进一步地，当Wa≤Wa0且Wb≤Wb0时，所述中控单元将Wa与Wb进行比对，若0.7Wa≥Wb，中控单元对各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度进行修正；若0.7Wa＜Wb，中控单元对各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度进行修正；

所述中控单元中还设有预设棉花支管开度修正系数α和预设孜然支管开度修正系数β，

当中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度设置为Kai并使用α对Kai进行修正时，设定i＝1，2，3，4，修正后的阀门开度记为Kai’，设定Kai’＝Kbi×α；

当中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度设置为Kbi并使用β对Kbi进行修正时，修正后的阀门开度记为Kbi’，设定Kbi’＝Kbi×β。

进一步地，所述中控单元中还设有预设第一临界含水量Wamax和预设第二临界含水量Wbmax，其中，Wamax＞Wa0，Wbmax＞Wb0；当所述中控单元判定环境为雨天、Wa＞Wa0且Wb＞Wb0时，中控单元将Wa与Wamax进行比对并将Wb与Wbmax进行比对以调节挡雨板的开度：

若Wa＞Wamax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的40％；

若Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的60％；

若Wa＞Wamax且Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的100％。

进一步地，所述中控单元中还设有预设地上温度Ta0和预设温差△T0，当所述中控单元判定环境为晴天时，中控单元将L与Lmax进行比对，若L≤Lmax，中控单元判定环境为常规晴天，若L＞Lmax，中控单元控制所述地上温度检测器检测地上的平均温度Ta并控制所述地下温度检测器检测地下的平均温度Tb，计算温差△T，设定△T＝Ta0-Tb，计算完成后中控单元将Ta与Ta0进行比对并将△T与△T0进行比对；

若Ta＞Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地上环境温度过高并实时监控温差值△T；

若Ta＞Ta0且△T≤△T0，中控单元判定地上环境温度过高且地下环境温度过高，中控处理器开始计时，当记录时长t达到预设时长t0时中控单元控制各挡雨板打开以使挡雨板为作物遮挡阳光；

若Ta≤Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地下环境温度过低，若此时所述挡雨板处于打开状态，中控单元控制各挡雨板关闭；

若Ta≤Ta0且△T≤△T0时，中控单元实时监测地上温度Ta和地下温度Tb。

进一步地，当Ta＞Ta0、△T≤△T0且t＝t0时，所述中控单元根据△T调节所述挡雨板的开度；

所述中控单元中设有第一预设温差△T1、第二预设温差△T2、第一挡雨板开度Kc1、第二挡雨板开度Kc2和第三挡雨板开度Kc1，其中，△T1＜△T2＜△T0，Kc1＞Kc2＞Kc3；

当△T≤△T1时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc1；

当△T1＜△T≤△T2时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc2；

当△T＞△T2时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc3。

进一步地，所述排水管处设有流量检测器，用以检测所述储水罐输出的水的总流量；当所述中控单元测得△T＜0时，中控单元计算反向温差△T’，设定△T’＝Tb-Ta0，计算完成后，中控单元根据△T’调节各所述阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至对应值；

所述中控单元中设有第一预设流量Q1、第二预设流量Q2和第三预设流量Q3，设定Q1＜Q2＜Q3；

当△T’≤△T1时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q1；

当△T1＜△T’≤△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q2；

当△T’＞△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q3。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置预设光照强度以初步判定土地周边的天气状况并在初步判定完成后根据不同的初步判定情况选取对应的参数以确定土地所处的具体环境状况并根据确定的具体状况将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值，能够有效防止棉花作物和孜然作物由于土壤中含水量过高或过低导致的作物枯萎的情况发生，从而有效保证了作物的生长情况，有效提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，所述中控单元中还设有预设地上湿度Sa0，当中控单元判定环境为非晴天时，中控单元控制所述湿度检测器检测环境中的湿度S以判定环境是否为雨天并在判定为雨天时分别根据棉花作物和孜然作物地下的实际含水量调节各支管阀门以及挡雨板的开闭，本发明通过分别检测机采棉作物地下的含水量以及孜然作物的地下含水量，能够对地下的实际含水量情况作出快速而精准的判定，同时，根据判定结果调节对应支管阀门的开闭或挡雨板的开闭，能够在单个作物地下含水量不达标时将该作物的地下含水量调节至预设区间内，从而在进一步避免单个作物地下含水量过高或过低导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，当中控单元判定棉花作物地下含水量过低时，中控单元会根据棉花作物地下的实际含水量与预设含水量之间的差值调节各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度；当中控单元判定孜然作物地下含水量过低时，中控单元会根据孜然作物地下的实际含水量与预设含水量之间的差值调节各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度；本发明通过在单个作物地下水含量低于预设值时，根据实际情况将出口对应作物的支管的阀门开度调节至对应值以对作物所处的土地进行灌溉，能够对不同的作物进行针对性保护，在进一步避免单个作物地下含水量过低导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，当中控单元判定棉花作物地下含水量过低且孜然作物地下含水量过低时，中控单元会将棉花作物地下的实际含水量和孜然作物地下的实际含水量进行比对，并根据比对结果选用对应的修正系数对出口位于棉花作物处的支管的阀门开度或出口位于孜然作物处的支管的阀门开度，本发明通过将将棉花作物地下的实际含水量和孜然作物地下的实际含水量进行比对并根据比对结果修正对应阀门的开度，能够有效防止在同时对棉花作物和孜然作物进行灌溉时浇水过多导致的棉花作物或孜然作物枯萎的情况发生，从而进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，所述中控单元中还设有预设第一临界含水量Wamax和预设第二临界含水量Wbmax，当所述中控单元判定环境为雨天、Wa＞Wa0且Wb＞Wb0时，中控单元将Wa与Wamax进行比对并将Wb与Wbmax进行比对以调节挡雨板的开度，本发明通过根据棉花作物地下的实际含水量以及孜然作物地下的实际含水量是否超出临界值以将挡雨板的开度调节至对应值，从而在进一步避免单个作物地下含水量过高导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，当所述中控单元判定环境为晴天时，中控单元将环境中的实际亮度L与Lmax进行比对并在L＞Lmax时检测地上平均温度和地下平均温度，本发明通过结合地上实际温度与地下温度差值，能够精准判定作物所处环境的光照强度是否过高并根据判定结果调节挡雨板的开闭状态，从而有效避免光照强度过高导致作物枯萎的情况发生，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，当Ta＞Ta0、△T≤△T0且t＝t0时，所述中控单元根据△T调节所述挡雨板的开度，本发明在特定情况下通过温差将挡雨板的开度调节至对应值，能够将罩设在土地上的光照强度维持在对应区间，从而有效避免作物长时间受到过高光照导致作物枯萎的情况发生，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，当所述中控单元测得△T＜0时，中控单元计算反向温差△T’并根据△T’调节各所述阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至对应值，本发明在地下温度过高时计算反向温差并根据反向温差的具体数值调节储水罐输出的水流量，能够在对作物进行灌溉的同时，降低土壤的温度，从而有效避免作物根部所处环境温度过高导致作物枯萎的情况发生，并进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

附图说明

图1为本发明所述机采棉间作孜然水分监测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本发明所述机采棉间作孜然水分监测系统的结构示意图。

本发明所述机采棉间作孜然水分监测系统包括：

地下水分检测单元，用以检测土壤内的水含量，地下水分检测单元包括多个分别位于棉花作物所处的地下、用以检测棉花作物所处土壤处的水含量的第一地下水分检测器11以及多个分别位于孜然作物所处的地下、用以检测孜然作物所处土壤处的水含量的第二地下水分检测器12；

地上湿度检测单元，包括多个用以检测土壤上方的水含量的湿度检测器2，各湿度检测器2分别位于棉花作物和孜然作物之间；

光照强度检测单元，包括多个均匀设置在地上的用以检测环境中光照强度的光照强度检测器3；

温度检测单元，用以检测环境温度，包括多个均匀分布在地上、用以检测地上温度的地上温度检测器41以及多个均匀分布在地下、用以检测地下温度的地下温度检测器42；

挡雨单元，包括多个可伸缩的挡雨板5，用以在极端环境下为棉花作物和孜然作物遮挡雨水或阳光；

储水单元，其为一储水罐6，用以储水，在储水单元顶端设有第一进水口61和第二进水口62，其中，第一进水口61与所述挡雨单元相连，用以接收挡雨单元在挡雨时储存的雨水；所述储水罐6底端设有排水管63，排水管63端部设有多个支管，用以将水输送至地面的对应位置以对棉花作物和/或孜然作物进行灌溉；所述排水管63处设有流量检测器64，用以检测所述储水罐6输出的水的总流量；

中控单元(图中未画出)，其分别与所述地下水分检测单元、地上湿度检测单元、光照强度检测单元、光照强度检测单元、温度检测单元、挡雨单元和储水单元相连用以根据实际的天气状况以及土壤内的实际含水量调节各单元中部件的运行参数；

所述中控单元会根据环境中的光照强度初步判定土地周边的环境情况，当系统对土地中的水分进行监测时，中控单元根据光照强度对土地周边的天气进行初步判定，当中控单元初步判定天气为晴天时，中控单元根据光照强度、水含量以及温度将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

当中控单元初步判定天气为非晴天时，中控单元根据湿度判定天气是否为雨天，当中控单元判定天气为雨天且中控单元判定天气为暴雨时，中控单元根据湿度和水含量将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

所述中控单元中设有预设光照强度L0和预设临界光照强度Lmax，中控单元控制所述光照强度检测单元检测土地周边的光照强度L，若L≥L0，中控单元判定环境为晴天，若L＜L0，中控单元判定环境为非晴天；

所述中控单元中还设有预设地上湿度Sa0，当中控单元判定环境为非晴天时，中控单元控制所述湿度检测器2检测环境中的湿度S，若S≤Sa0，中控单元判定环境为阴天，若S＞Sa0，中控单元判定环境为雨天，中控单元控制所述第一地下水分检测器11检测棉花作物地下的水分含量Wa、控制所述第二地下水分检测器12检测孜然作物地下的水分含量Wb并根据Wa和Wb的实际值判定是否打开挡雨板5；

所述中控单元中还设有预设地上水分含量Wa0和预设地下水分含量Wb0，若Wa≤Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定地下含水量过低、不控制挡雨板5打开并根据Wa与Wa0的差值以及Wb与Wb0的差值将各支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐6灌溉棉花作物和孜然作物；

若Wa≤Wa0且Wb＞Wb0，中控单元判定棉花作物地下含水量过低、控制挡雨板5打开并根据Wa与Wa0的差值将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐6灌溉棉花作物；

若Wa＞Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定孜然作物地下含水量过低、不控制挡雨板5打开并根据Wb与Wb0的差值将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐6灌溉孜然作物；

若Wa＞Wa0且Wb＞Wb0，中控单元控制挡雨板5打开且不控制所述支管的阀门打开。

本发明通过设置预设光照强度以初步判定土地周边的天气状况并在初步判定完成后根据不同的初步判定情况选取对应的参数以确定土地所处的具体环境状况并根据确定的具体状况将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值，能够有效防止棉花作物和孜然作物由于土壤中含水量过高或过低导致的作物枯萎的情况发生，从而有效保证了作物的生长情况，有效提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

进一步地，本发明通过分别检测机采棉作物地下的含水量以及孜然作物的地下含水量，能够对地下的实际含水量情况作出快速而精准的判定，同时，根据判定结果调节对应支管阀门的开闭或挡雨板5的开闭，能够在单个作物地下含水量不达标时将该作物的地下含水量调节至预设区间内，从而在进一步避免单个作物地下含水量过高或过低导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，当Wa≤Wa0时，所述中控单元计算第一水含量差值△Wa并根据△Wa将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wa＝Wa0-Wa；

所述中控单元中还设有第一预设第一水含量差值△Wa1、第二预设第一水含量差值△Wa2、第三预设第一水含量差值△Wa3、第一预设棉花支管开度Ka1、第二预设棉花支管开度Ka2、第三预设棉花支管开度Ka3和第四预设棉花支管开度Ka4，其中，△Wa1＜△Wa2＜△Wa3，Ka1＜Ka2＜Ka3＜Ka4；

当△Wa≤△Wa1时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka1；

当△Wa1＜△Wa≤△Wa2时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka2；

当△Wa2＜△Wa≤△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka3；

当△Wa＞△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka4。

具体而言，当Wb≤Wb0时，所述中控单元计算第二水含量差值△Wb并根据△Wb将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wb＝Wb0-Wb；

所述中控单元中还设有第一预设第二水含量差值△Wb1、第二预设第二水含量差值△Wb2、第三预设第二水含量差值△Wb3、第一预设孜然支管开度Kb1、第二预设孜然支管开度Kb2、第三预设孜然支管开度Kb3和第四预设孜然支管开度Kb4，其中，△Wb1＜△Wb2＜△Wb3，Kb1＜Kb2＜Kb3＜Kb4；

当△Wb≤△Wb1时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb1；

当△Wb1＜△Wb≤△Wb2时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb2；

当△Wb2＜△Wb≤△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb3；

当△Wb＞△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb4。

本发明通过在单个作物地下水含量低于预设值时，根据实际情况将出口对应作物的支管的阀门开度调节至对应值以对作物所处的土地进行灌溉，能够对不同的作物进行针对性保护，在进一步避免单个作物地下含水量过低导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，当Wa≤Wa0且Wb≤Wb0时，所述中控单元将Wa与Wb进行比对，若0.7Wa≥Wb，中控单元对各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度进行修正；若0.7Wa＜Wb，中控单元对各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度进行修正；

所述中控单元中还设有预设棉花支管开度修正系数α和预设孜然支管开度修正系数β，

当中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度设置为Kai并使用α对Kai进行修正时，设定i＝1，2，3，4，修正后的阀门开度记为Kai’，设定Kai’＝Kbi×α；

当中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度设置为Kbi并使用β对Kbi进行修正时，修正后的阀门开度记为Kbi’，设定Kbi’＝Kbi×β。

本发明通过将将棉花作物地下的实际含水量和孜然作物地下的实际含水量进行比对并根据比对结果修正对应阀门的开度，能够有效防止在同时对棉花作物和孜然作物进行灌溉时浇水过多导致的棉花作物或孜然作物枯萎的情况发生，从而进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，所述中控单元中还设有预设第一临界含水量Wamax和预设第二临界含水量Wbmax，其中，Wamax＞Wa0，Wbmax＞Wb0；当所述中控单元判定环境为雨天、Wa＞Wa0且Wb＞Wb0时，中控单元将Wa与Wamax进行比对并将Wb与Wbmax进行比对以调节挡雨板5的开度：

若Wa＞Wamax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板5打开并将挡雨板5的开度设置为总开度的40％；

若Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板5打开并将挡雨板5的开度设置为总开度的60％；

若Wa＞Wamax且Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板5打开并将挡雨板5的开度设置为总开度的100％。

本发明通过根据棉花作物地下的实际含水量以及孜然作物地下的实际含水量是否超出临界值以将挡雨板5的开度调节至对应值，从而在进一步避免单个作物地下含水量过高导致的作物枯萎的情况发生的同时，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，所述中控单元中还设有预设地上温度Ta0和预设温差△T0，当所述中控单元判定环境为晴天时，中控单元将L与Lmax进行比对，若L≤Lmax，中控单元判定环境为常规晴天，若L＞Lmax，中控单元控制所述地上温度检测器41检测地上的平均温度Ta并控制所述地下温度检测器42检测地下的平均温度Tb，计算温差△T，设定△T＝Ta0-Tb，计算完成后中控单元将Ta与Ta0进行比对并将△T与△T0进行比对；

若Ta＞Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地上环境温度过高并实时监控温差值△T；

若Ta＞Ta0且△T≤△T0，中控单元判定地上环境温度过高且地下环境温度过高，中控处理器开始计时，当记录时长t达到预设时长t0时中控单元控制各挡雨板5打开以使挡雨板5为作物遮挡阳光；

若Ta≤Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地下环境温度过低，若此时所述挡雨板5处于打开状态，中控单元控制各挡雨板5关闭；

若Ta≤Ta0且△T≤△T0时，中控单元实时监测地上温度Ta和地下温度Tb。

本发明通过结合地上实际温度与地下温度差值，能够精准判定作物所处环境的光照强度是否过高并根据判定结果调节挡雨板5的开闭状态，从而有效避免光照强度过高导致作物枯萎的情况发生，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，当Ta＞Ta0、△T≤△T0且t＝t0时，所述中控单元根据△T调节所述挡雨板5的开度；

所述中控单元中设有第一预设温差△T1、第二预设温差△T2、第一挡雨板5开度Kc1、第二挡雨板5开度Kc2和第三挡雨板5开度Kc1，其中，△T1＜△T2＜△T0，Kc1＞Kc2＞Kc3；

当△T≤△T1时，所述中控单元将所述挡雨板5的开度设置为Kc1；

当△T1＜△T≤△T2时，所述中控单元将所述挡雨板5的开度设置为Kc2；

当△T＞△T2时，所述中控单元将所述挡雨板5的开度设置为Kc3。

本发明在特定情况下通过温差将挡雨板5的开度调节至对应值，能够将罩设在土地上的光照强度维持在对应区间，从而有效避免作物长时间受到过高光照导致作物枯萎的情况发生，进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

具体而言，当所述中控单元测得△T＜0时，中控单元计算反向温差△T’，设定△T’＝Tb-Ta0，计算完成后，中控单元根据△T’调节各所述阀门的开度以将所述储水罐6输送至土地的水流量调节至对应值；

所述中控单元中设有第一预设流量Q1、第二预设流量Q2和第三预设流量Q3，设定Q1＜Q2＜Q3；

当△T’≤△T1时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐6输送至土地的水流量调节至Q1；

当△T1＜△T’≤△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐6输送至土地的水流量调节至Q2；

当△T’＞△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐6输送至土地的水流量调节至Q3。

本发明在地下温度过高时计算反向温差并根据反向温差的具体数值调节储水罐6输出的水流量，能够在对作物进行灌溉的同时，降低土壤的温度，从而有效避免作物根部所处环境温度过高导致作物枯萎的情况发生，并进一步提高了所述系统针对机采棉和孜然的间作效率。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，包括：

地下水分检测单元，用以检测土壤内的水含量，地下水分检测单元包括多个分别位于棉花作物所处的地下、用以检测棉花作物所处土壤处的水含量的第一地下水分检测器以及多个分别位于孜然作物所处的地下、用以检测孜然作物所处土壤处的水含量的第二地下水分检测器；

地上湿度检测单元，包括多个用以检测土壤上方的水含量的湿度检测器，各湿度检测器分别位于棉花作物和孜然作物之间；

光照强度检测单元，包括多个均匀设置在地上的用以检测环境中光照强度的光照强度检测器；

温度检测单元，用以检测环境温度，包括多个均匀分布在地上、用以检测地上温度的地上温度检测器以及多个均匀分布在地下、用以检测地下温度的地下温度检测器；

挡雨单元，包括多个可伸缩的挡雨板，用以在极端环境下为棉花作物和孜然作物遮挡雨水或阳光；

储水单元，其为一储水罐，用以储水，在储水单元顶端设有第一进水口和第二进水口，其中，第一进水口与所述挡雨单元相连，用以接收挡雨单元在挡雨时储存的雨水；所述储水罐底端设有排水管，排水管端部设有多个支管，用以将水输送至地面的对应位置以对棉花作物和/或孜然作物进行灌溉；

中控单元，其分别与所述地下水分检测单元、地上湿度检测单元、光照强度检测单元、光照强度检测单元、温度检测单元、挡雨单元和储水单元相连用以根据实际的天气状况以及土壤内的实际含水量调节各单元中部件的运行参数；

所述中控单元会根据环境中的光照强度初步判定土地周边的环境情况，当系统对土地中的水分进行监测时，中控单元根据光照强度对土地周边的天气进行初步判定，当中控单元初步判定天气为晴天时，中控单元根据光照强度、水含量以及温度将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

当中控单元初步判定天气为非晴天时，中控单元根据湿度判定天气是否为雨天，当中控单元判定天气为雨天且中控单元判定天气为暴雨时，中控单元根据湿度和水含量将所述挡雨单元的开度和/或所述储水单元输出的水的流量调节至对应值；

所述中控单元中设有预设光照强度L0和预设临界光照强度Lmax，中控单元控制所述光照强度检测单元检测土地周边的光照强度L，若L≥L0，中控单元判定环境为晴天，若L＜L0，中控单元判定环境为非晴天；

所述中控单元中还设有预设地上湿度Sa0，当中控单元判定环境为非晴天时，中控单元控制所述湿度检测器检测环境中的湿度S，若S≤Sa0，中控单元判定环境为阴天，若S＞Sa0，中控单元判定环境为雨天，中控单元控制所述第一地下水分检测器检测棉花作物地下的水分含量Wa、控制所述第二地下水分检测器检测孜然作物地下的水分含量Wb并根据Wa和Wb的实际值判定是否打开挡雨板；

所述中控单元中还设有预设地上水分含量Wa0和预设地下水分含量Wb0，若Wa≤Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定地下含水量过低、不控制挡雨板打开并根据Wa与Wa0的差值以及Wb与Wb0的差值将各支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉棉花作物和孜然作物；

若Wa≤Wa0且Wb＞Wb0，中控单元判定棉花作物地下含水量过低、控制挡雨板打开并根据Wa与Wa0的差值将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉棉花作物；

若Wa＞Wa0且Wb≤Wb0，中控单元判定孜然作物地下含水量过低、不控制挡雨板打开并根据Wb与Wb0的差值将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值以使储水罐灌溉孜然作物；

若Wa＞Wa0且Wb＞Wb0，中控单元控制挡雨板打开且不控制所述支管的阀门打开。

2.根据权利要求1所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，当Wa≤Wa0时，所述中控单元计算第一水含量差值△Wa并根据△Wa将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wa＝Wa0-Wa；

所述中控单元中还设有第一预设第一水含量差值△Wa1、第二预设第一水含量差值△Wa2、第三预设第一水含量差值△Wa3、第一预设棉花支管开度Ka1、第二预设棉花支管开度Ka2、第三预设棉花支管开度Ka3和第四预设棉花支管开度Ka4，其中，△Wa1＜△Wa2＜△Wa3，Ka1＜Ka2＜Ka3＜Ka4；

当△Wa≤△Wa1时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka1；

当△Wa1＜△Wa≤△Wa2时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka2；

当△Wa2＜△Wa≤△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka3；

当△Wa＞△Wa3时，中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度调节至Ka4。

3.根据权利要求2所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，当Wb≤Wb0时，所述中控单元计算第二水含量差值△Wb并根据△Wb将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至对应值，设定△Wb＝Wb0-Wb；

所述中控单元中还设有第一预设第二水含量差值△Wb1、第二预设第二水含量差值△Wb2、第三预设第二水含量差值△Wb3、第一预设孜然支管开度Kb1、第二预设孜然支管开度Kb2、第三预设孜然支管开度Kb3和第四预设孜然支管开度Kb4，其中，△Wb1＜△Wb2＜△Wb3，Kb1＜Kb2＜Kb3＜Kb4；

当△Wb≤△Wb1时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb1；

当△Wb1＜△Wb≤△Wb2时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb2；

当△Wb2＜△Wb≤△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb3；

当△Wb＞△Wb3时，中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度调节至Kb4。

4.根据权利要求3所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，当Wa≤Wa0且Wb≤Wb0时，所述中控单元将Wa与Wb进行比对，若0.7Wa≥Wb，中控单元对各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度进行修正；若0.7Wa＜Wb，中控单元对各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度进行修正；

所述中控单元中还设有预设棉花支管开度修正系数α和预设孜然支管开度修正系数β，

当中控单元将各出口位于棉花作物处的支管的阀门开度设置为Kai并使用α对Kai进行修正时，设定i＝1，2，3，4，修正后的阀门开度记为Kai’，设定Kai’＝Kbi×α；

当中控单元将各出口位于孜然作物处的支管的阀门开度设置为Kbi并使用β对Kbi进行修正时，修正后的阀门开度记为Kbi’，设定Kbi’＝Kbi×β。

5.根据权利要求4所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，所述中控单元中还设有预设第一临界含水量Wamax和预设第二临界含水量Wbmax，其中，Wamax＞Wa0，Wbmax＞Wb0；当所述中控单元判定环境为雨天、Wa＞Wa0且Wb＞Wb0时，中控单元将Wa与Wamax进行比对并将Wb与Wbmax进行比对以调节挡雨板的开度：

若Wa＞Wamax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的40％；

若Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的60％；

若Wa＞Wamax且Wb＞Wbmax，所述中控单元判定地下水分含量过高、控制所述挡雨板打开并将挡雨板的开度设置为总开度的100％。

6.根据权利要求5所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，所述中控单元中还设有预设地上温度Ta0和预设温差△T0，当所述中控单元判定环境为晴天时，中控单元将L与Lmax进行比对，若L≤Lmax，中控单元判定环境为常规晴天，若L＞Lmax，中控单元控制所述地上温度检测器检测地上的平均温度Ta并控制所述地下温度检测器检测地下的平均温度Tb，计算温差△T，设定△T＝Ta0-Tb，计算完成后中控单元将Ta与Ta0进行比对并将△T与△T0进行比对；

若Ta＞Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地上环境温度过高并实时监控温差值△T；

若Ta＞Ta0且△T≤△T0，中控单元判定地上环境温度过高且地下环境温度过高，中控处理器开始计时，当记录时长t达到预设时长t0时中控单元控制各挡雨板打开以使挡雨板为作物遮挡阳光；

若Ta≤Ta0且△T＞△T0，中控单元判定地下环境温度过低，若此时所述挡雨板处于打开状态，中控单元控制各挡雨板关闭；

若Ta≤Ta0且△T≤△T0时，中控单元实时监测地上温度Ta和地下温度Tb。

7.根据权利要求6所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，当Ta＞Ta0、△T≤△T0且t＝t0时，所述中控单元根据△T调节所述挡雨板的开度；

所述中控单元中设有第一预设温差△T1、第二预设温差△T2、第一挡雨板开度Kc1、第二挡雨板开度Kc2和第三挡雨板开度Kc1，其中，△T1＜△T2＜△T0，Kc1＞Kc2＞Kc3；

当△T≤△T1时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc1；

当△T1＜△T≤△T2时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc2；

当△T＞△T2时，所述中控单元将所述挡雨板的开度设置为Kc3。

8.根据权利要求6所述的机采棉间作孜然水分监测系统，其特征在于，所述排水管处设有流量检测器，用以检测所述储水罐输出的水的总流量；当所述中控单元测得△T＜0时，中控单元计算反向温差△T’，设定△T’＝Tb-Ta0，计算完成后，中控单元根据△T’调节各所述阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至对应值；

所述中控单元中设有第一预设流量Q1、第二预设流量Q2和第三预设流量Q3，设定Q1＜Q2＜Q3；

当△T’≤△T1时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q1；

当△T1＜△T’≤△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q2；

当△T’＞△T2时，所述中控单元调节各阀门的开度以将所述储水罐输送至土地的水流量调节至Q3。

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