CN113367056A - 基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法 - Google Patents

基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，本发明通过将农业种植区域划分成各子区域，检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，分析各子区域的平均土壤含水量，并检测各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，同时检测各子区域的空气含水量和测量各子区域中各农作物的各叶片面积，分析各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，结合农业种植区域的日降水量计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并进行对应的灌溉调控，从而实现对农作物灌溉量的精准调控，减少水资源的浪费，进而确保能够给农作物生长提供良好环境，促进农作物的正常生长。

Description

基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法
技术领域
本发明涉及农业种植灌溉调控领域，涉及到基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法。
背景技术
农业种植灌溉用水是水能源利用中的大户，也是节水的主要增长点。加强农业种植灌溉管理调控，可以有效缓解目前水资源供需矛盾，保障国家水安全和粮食安全的现实需要。
目前，现有的农业种植灌溉调控存在一些不足之处：
1、现有的农业种植灌溉调控方式大多以人工操作灌溉，即管理人员凭借工作经验对农业种植区域内农作物进行灌溉，无法根据农作物的需求灌溉量来科学地灌溉调控，存在农业种植区域的灌溉量与农作物需求灌溉量相差过大的现象，从而无法实现对农作物灌溉量的精准调控，降低农业种植区域的灌溉调控准确性；
2、现有的农业种植灌溉调控方式过渡注重灌溉，没有考虑农业种植区域的降水量利用率，存在农业种植区域出现超额灌溉的现象，从而造成水资源的严重浪费，进而无法给农作物生长提供良好环境，使得农作物的正常生长受到影响；
为了解决以上问题，现设计基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法。
发明内容
本发明的目的在于提供基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，本发明通过将农业种植区域划分成各子区域，检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，分析各子区域的平均土壤含水量，并检测各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，同时检测各子区域的空气含水量和测量各子区域中各农作物的各叶片面积，分析各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，结合农业种植区域的日降水量计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并进行对应的灌溉调控，解决了背景技术中存在的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
本发明基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，包括以下步骤：
H1、农业种植区域划分：通过将农业种植区域划分成各子区域，并按照设定的顺序依次进行编号；
H2、土壤含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量进行检测，并分析农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量；
H3、农作物根部检测：通过分别检测农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数；
H4、空气含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域的空气含水量进行检测，并提取农作物正常生长过程中适宜的空气含水量，对比得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值；
H5、农作物叶片面积获取：通过分别对农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积进行测量，获取农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积；
H6、农作物叶片影响分析：提取空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，计算农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数；
H7、农业种植区域灌溉调控：通过获取农业种植区域的日降水量，计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并对农业种植区域内各子区域进行对应的灌溉调控。
优选地，所述步骤H1中包括将农业种植区域按照网格化划分方式划分成各子区域，并按照设定的顺序依次对农业种植区域内各子区域进行编号，其中农业种植区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n。
优选地，所述步骤H2中包括将农业种植区域内各子区域土壤按照设定深度进行划分，分别检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，构成农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量集合WiH(wih1,wih2,...,wihj,...,wihm)，wihj表示为农业种植区域内第i个子区域中第j个深度土壤的含水量。
优选地，所述农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量计算公式为
Figure BDA0003168648180000031
Figure BDA0003168648180000032
表示为农业种植区域内第i个子区域的平均土壤含水量，m表示为农业种植区域内第i个子区域中划分的深度数量。
优选地，所述步骤H3中包括以下步骤：
H31、通过对农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度进行检测，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度集合DiA(dia1,dia2,...,diaf,...,diak)，diaf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的主根长度；
H32、并对农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量进行统计，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量集合XiB(xib1,xib2,...,xibf,...,xibk)，xibf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的侧根数量；
H33、计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数
Figure BDA0003168648180000041
θi表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，α、β分别表示为农作物主根长度、侧根数量对土壤含水量的补偿系数，
Figure BDA0003168648180000042
表示为第i个子区域中第f个农作物的主根长度对应的标准土壤含水量，
Figure BDA0003168648180000043
表示为第i个子区域中第f个农作物的侧根数量对应的标准土壤含水量。
优选地，所述步骤H4中包括统计农业种植区域内各子区域的空气含水量，构成农业种植区域内各子区域的空气含水量集合W′(w′1,w′2,...,w′i,...,w′n)，w′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量。
优选地，所述步骤H4中还包括将农业种植区域内各子区域的空气含水量与农作物正常生产过程中适宜的空气含水量进行对比，得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值集合ΔW′(Δw′1,Δw′2,...,Δw′i,...,Δw′n)，Δw′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量差值。
优选地，所述步骤H5中包括构成农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积集合
Figure BDA0003168648180000044
Figure BDA0003168648180000045
表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的第p个叶片面积。
优选地，所述农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数计算公式为
Figure BDA0003168648180000046
Figure BDA0003168648180000047
表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，η、μ分别空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，w适宜表示为农作物正常生长过程中适宜的空气含水量。
优选地，所述农业种植区域内各子区域的综合灌溉量计算公式为G综i＝(G设-λ*G日)(θi+ωi)，G综i表示为农业种植区域内第i个子区域的综合灌溉量，G设表示为农业种植区域内单个子区域的设定灌溉量，λ表示为农业种植区域的降水量利用率，G日表示为农业种植区域的日降水量。
有益效果：
(1)本发明提供的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，通过将农业种植区域划分成各子区域，为后期分析农业种植区域内各子区域的相关数据奠定基础，同时检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，分析各子区域的平均土壤含水量，为后期分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数提供可靠的参考数据，并检测各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，从而为后期实现对农作物灌溉量的精准调控提供可靠的参考依据，进而增加农业种植区域的灌溉调控准确性，同时检测各子区域的空气含水量和测量各子区域中各农作物的各叶片面积，分析各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，从而精准分析各子区域中农作物的需求灌溉量，为后期对农业种植区域内各子区域进行科学地灌溉调控提供指导性参考依据，避免农业种植区域的灌溉量与农作物需求灌溉量相差过大的现象。
(2)本发明通过获取农业种植区域的日降水量，计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并进行对应的灌溉调控，从而有效考虑农业种植区域的降水量利用率，降低农业种植区域超额灌溉现象的发生率，进而减少水资源的浪费，确保能够给农作物生长提供良好环境，促进农作物的正常生长。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的示意图。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，包括以下步骤：
H1、农业种植区域划分：通过将农业种植区域划分成各子区域，并按照设定的顺序依次进行编号。
在本实施例中，所述步骤H1中包括将农业种植区域按照网格化划分方式划分成各子区域，并按照设定的顺序依次对农业种植区域内各子区域进行编号，其中农业种植区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n，从而为后期分析农业种植区域内各子区域的相关数据奠定基础。
H2、土壤含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量进行检测，并分析农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量。
在本实施例中，所述步骤H2中包括将农业种植区域内各子区域土壤按照设定深度进行划分，通过土壤含水量检测仪分别检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，统计农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，构成农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量集合WiH(wih1,wih2,...,wihj,...,wihm)，wihj表示为农业种植区域内第i个子区域中第j个深度土壤的含水量。
在本实施例中，所述农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量计算公式为
Figure BDA0003168648180000071
Figure BDA0003168648180000072
表示为农业种植区域内第i个子区域的平均土壤含水量，m表示为农业种植区域内第i个子区域中划分的深度数量。
具体地，本发明通过检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，分析各子区域的平均土壤含水量，为后期分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数提供可靠的参考数据。
H3、农作物根部检测：通过分别检测农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数。
在本实施例中，所述步骤H3中包括以下步骤：
H31、通过对农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度进行检测，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度集合DiA(dia1,dia2,...,diaf,...,diak)，diaf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的主根长度；
H32、并对农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量进行统计，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量集合XiB(xib1,xib2,...,xibf,...,xibk)，xibf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的侧根数量；
H33、计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数
Figure BDA0003168648180000081
θi表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，α、β分别表示为农作物主根长度、侧根数量对土壤含水量的补偿系数，
Figure BDA0003168648180000082
表示为第i个子区域中第f个农作物的主根长度对应的标准土壤含水量，
Figure BDA0003168648180000083
表示为第i个子区域中第f个农作物的侧根数量对应的标准土壤含水量。
具体地，本发明通过检测各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，分析各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，从而为后期实现对农作物灌溉量的精准调控提供可靠的参考依据，进而增加农业种植区域的灌溉调控准确性。
H4、空气含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域的空气含水量进行检测，并提取农作物正常生长过程中适宜的空气含水量，对比得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值。
在本实施例中，所述步骤H4中包括通过空气含水量检测仪分别检测农业种植区域内各子区域的空气含水量，统计农业种植区域内各子区域的空气含水量，构成农业种植区域内各子区域的空气含水量集合W′(w′1,w′2,...,w′i,...,w′n)，w′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量。
在本实施例中，所述步骤H4中还包括将农业种植区域内各子区域的空气含水量与农作物正常生产过程中适宜的空气含水量进行对比，得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值集合ΔW′(Δw′1,Δw′2,...,Δw′i,...,Δw′n)，Δw′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量差值。
H5、农作物叶片面积获取：通过分别对农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积进行测量，获取农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积。
在本实施例中，所述步骤H5中包括构成农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积集合
Figure BDA0003168648180000091
Figure BDA0003168648180000092
表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的第p个叶片面积。
H6、农作物叶片影响分析：提取空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，计算农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数。
在本实施例中，所述农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数计算公式为
Figure BDA0003168648180000093
Figure BDA0003168648180000094
表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，η、μ分别空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，w适宜表示为农作物正常生长过程中适宜的空气含水量。
具体地，本发明通过检测各子区域的空气含水量和测量各子区域中各农作物的各叶片面积，分析各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，从而精准分析各子区域中农作物的需求灌溉量，为后期对农业种植区域内各子区域进行科学地灌溉调控提供指导性参考依据，避免农业种植区域的灌溉量与农作物需求灌溉量相差过大的现象。
H7、农业种植区域灌溉调控：通过获取农业种植区域的日降水量，计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并对农业种植区域内各子区域进行对应的灌溉调控。
在本实施例中，所述农业种植区域内各子区域的综合灌溉量计算公式为G综i＝(G设-λ*G日)(θi+ωi)，G综i表示为农业种植区域内第i个子区域的综合灌溉量，G设表示为农业种植区域内单个子区域的设定灌溉量，λ表示为农业种植区域的降水量利用率，G日表示为农业种植区域的日降水量。
具体地，本发明通过获取农业种植区域的日降水量，计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并进行对应的灌溉调控，从而有效考虑农业种植区域的降水量利用率，降低农业种植区域超额灌溉现象的发生率，进而减少水资源的浪费，确保能够给农作物生长提供良好环境，促进农作物的正常生长。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：包括以下步骤：
H1、农业种植区域划分：通过将农业种植区域划分成各子区域，并按照设定的顺序依次进行编号；
H2、土壤含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量进行检测，并分析农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量；
H3、农作物根部检测：通过分别检测农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度和侧根数量，计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数；
H4、空气含水量检测：通过对农业种植区域内各子区域的空气含水量进行检测，并提取农作物正常生长过程中适宜的空气含水量，对比得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值；
H5、农作物叶片面积获取：通过分别对农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积进行测量，获取农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积；
H6、农作物叶片影响分析：提取空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，计算农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数；
H7、农业种植区域灌溉调控：通过获取农业种植区域的日降水量，计算农业种植区域内各子区域的综合灌溉量，并对农业种植区域内各子区域进行对应的灌溉调控。
2.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H1中包括将农业种植区域按照网格化划分方式划分成各子区域，并按照设定的顺序依次对农业种植区域内各子区域进行编号，其中农业种植区域内各子区域的编号分别为1,2,...,i,...,n。
3.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H2中包括将农业种植区域内各子区域土壤按照设定深度进行划分，分别检测农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量，构成农业种植区域内各子区域中各深度土壤的含水量集合WiH(wih1,wih2,...,wihj,...,wihm)，wihj表示为农业种植区域内第i个子区域中第j个深度土壤的含水量。
4.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述农业种植区域内各子区域的平均土壤含水量计算公式为
Figure FDA0003168648170000021
Figure FDA0003168648170000022
表示为农业种植区域内第i个子区域的平均土壤含水量，m表示为农业种植区域内第i个子区域中划分的深度数量。
5.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H3中包括以下步骤：
H31、通过对农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度进行检测，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的主根长度集合DiA(dia1,dia2,...,diaf,...,diak)，diaf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的主根长度；
H32、并对农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量进行统计，构成农业种植区域内各子区域中各农作物的侧根数量集合XiB(xib1,xib2,...,xibf,...,xibk)，xibf表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的侧根数量；
H33、计算农业种植区域内各子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数
Figure FDA0003168648170000031
θi表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物根部的灌溉影响比例系数，α、β分别表示为农作物主根长度、侧根数量对土壤含水量的补偿系数，
Figure FDA0003168648170000032
表示为第i个子区域中第f个农作物的主根长度对应的标准土壤含水量，
Figure FDA0003168648170000033
表示为第i个子区域中第f个农作物的侧根数量对应的标准土壤含水量。
6.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H4中包括统计农业种植区域内各子区域的空气含水量，构成农业种植区域内各子区域的空气含水量集合W′(w′1,w′2,...,w′i,...,w′n)，w′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量。
7.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H4中还包括将农业种植区域内各子区域的空气含水量与农作物正常生产过程中适宜的空气含水量进行对比，得到农业种植区域内各子区域的空气含水量差值集合ΔW′(Δw′1,Δw′2,...,Δw′i,...,Δw′n)，Δw′i表示为农业种植区域内第i个子区域的空气含水量差值。
8.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述步骤H5中包括构成农业种植区域内各子区域中各农作物的各叶片面积集合
Figure FDA0003168648170000034
Figure FDA0003168648170000035
表示为农业种植区域内第i个子区域中第f个农作物的第p个叶片面积。
9.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述农业种植区域内各子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数计算公式为
Figure FDA0003168648170000041
Figure FDA0003168648170000042
表示为农业种植区域内第i个子区域中农作物叶片的灌溉影响比例系数，η、μ分别空气含水量、农作物叶片面积对应的灌溉影响系数，w适宜表示为农作物正常生长过程中适宜的空气含水量。
10.根据权利要求1所述的基于数据分析的现代化农业种植灌溉智能调控方法，其特征在于：所述农业种植区域内各子区域的综合灌溉量计算公式为G综i＝(G设-λ*G日)(θi+ωi)，G综i表示为农业种植区域内第i个子区域的综合灌溉量，G设表示为农业种植区域内单个子区域的设定灌溉量，λ表示为农业种植区域的降水量利用率，G日表示为农业种植区域的日降水量。
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