CN114467719A - 一种水稻田浇灌控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种水稻田浇灌控制方法及系统，该方法包括以下步骤：将农田分为若干个单位控制田块；获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；基于所述需水数据得到需水分部图；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令。本申请提供的技术方案，能够实现和达到使得农田中整个土壤和所有水稻均得到充分均等水分供给的效果，提高了同一农田水稻的水平质量，降低了同批次水稻大米的质量差异性。

Description

一种水稻田浇灌控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种水稻田浇灌控制方法，属于科技农业技术领域。本发明还涉及一种水稻田浇灌控制系统。

背景技术

随着科学技术的发展，科技农业、生态农业近几年得到了长足的发展，传统农业生产技术在得到了科技的加持后，将达到降耗增效的效果。

目前水稻种植中，一个地域一个村落所选中的水稻品种均相同，而同一地域的水稻农田的自然环境基本相同，但单个农田内部，或相邻农田之间种植所得的水稻质量还存在质量波动的问题；通过研究发现，现有的水稻田浇灌过程中，通常仅确保水稻田均被水体覆盖。但仍然存在相邻水稻农田之间或单个农田内不同局部区域，土壤含水情况不一致的情况。当不同位置的水稻所处环境中，土壤含水情况不一致的所生产的水稻的品质质量绝不相同，进而降低了整个农田或整片农田的水稻产品质量。

因此，如何提供一种水稻田浇灌控制方法，其能够实现和达到使得农田中整个土壤和所有水稻均得到充分均等水分供给的效果，提高了同一农田水稻的水平质量，降低了同批次水稻大米的质量差异性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于能够实现和达到使得农田中整个土壤和所有水稻均得到充分均等水分供给的效果，提高了同一农田水稻的水平质量，降低了同批次水稻大米的质量差异性。本发明提供一种水稻田浇灌控制方法，该方法包括以下步骤：将农田分为若干个单位控制田块；获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；基于所述需水数据得到需水分部图；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令；其中，所述浇灌控制指令包括：土壤表层浇灌指令、水稻上方浇灌指令；结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制方法：

一种水稻田浇灌控制方法，该方法包括以下步骤：将农田分为若干个单位控制田块；获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；基于所述需水数据得到需水分部图；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令；其中，所述浇灌控制指令包括：土壤表层浇灌指令、水稻上方浇灌指令；结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，该方法包括以下步骤：将所述土壤水分数据和所述水汽数据导入模型中，其中，所述模型使用多组数据训练出来的，所述多组数据包括第一类数据、第二类数据和第三类数据；所述第一类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之前的所述土壤水分数据和所述水汽数据；所述第二类数据中的每组数据包括：历年同期在所述单位控制田块控制浇灌的浇灌控制指令数据；所述第三类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之后的所述土壤水分数据和所述水汽数据；获取所述模型的输出信息，所述输出信息包括：每个所述单位控制田块对应的浇灌控制指令。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述单位控制田块为矩形块；多个所述单位控制田块构成的网格结构上包括：相邻两个所述单位控制田块的临边构成的边界A；相邻四个所述单位控制田块的直角构成的交叉点B；所述单位控制田块的中心点C；“对农田表层进行浇灌”的位置为所述边界A和所述交叉点B；“对水稻上方进行喷灌”的位置为所述中心点C。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述交叉点B的浇灌量大于所述边界A的浇灌量。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述“获取所述单位控制田块的土壤水分数据”具体包括：在所述边界A上设置土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器用于监测水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据；在所述交叉点B处设置土壤浸水量传感器，所述土壤浸水量传感器用于监测水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，当所述交叉点B处的水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据低于第一预设值时，所述第一预设值为预先设置的临界土壤浸水量，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，当所述边界A处的水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据低于第二预设值时，所述第二预设值为预先设置的临界湿度值，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，在所述交叉点B处设置空气湿度传感器，所述空气湿度传感器用于监测所述交叉点B处水稻上方的空气湿度数据；在所述农田的边界田埂上设置降雨量传感器，所述降雨量传感器用于监测所述农田当期的降雨量数据。

进一步地，作为本发明一种更为优选地实施方案，所述“对水稻上方进行喷灌”包括以下步骤：获取所述单位控制田块的尺寸数据，长*宽＝a*b；基于所述尺寸数据，得到在所述中心点C处的“对水稻上方进行喷灌”的喷灌范围；基于所述喷灌范围范围，得到喷灌距离Q与喷灌角度θ的函数关系Q(θ)，θ∈[0,360]；根据所述Q(θ)，对水稻上方进行喷灌。

根据本发明的第二个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制系统：

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：用于将农田分为若干个单位控制田块的第一处理模块；用于获取所述单位控制田块的土壤水分数据的第一获取模块，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；用于获取所述单位控制田块上方的水汽数据的第二获取模块，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；用于结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据的第一分析模块；用于根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令的第一输出模块；用于结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌的第一执行模块；用于结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌的第二执行模块。

根据本发明的第三个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制系统：

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：设置在所述边界A上的土壤湿度传感器；设置在所述交叉点B处的土壤浸水量传感器；设置在所述交叉点B处的空气湿度传感器；设置在所述农田的边界田埂上的降雨量传感器；设置在所述边界A和所述交叉点B上的第一浇灌装置；设置在所述中心点C上的第一喷灌装置；控制器，所述控制器的输入端与所述土壤湿度传感器、所述土壤浸水量传感器、所述空气湿度传感器和所述降雨量传感器信号连接，所述控制器的输出端与所述第一浇灌装置、所述第一喷灌装置信号连接；其中，所述控制器用于运行基于第一个实施方案所述水稻田浇灌控制方法的计算机程序。

与现有技术相比，本申请提供的技术方案。先对目标农田进行拆分，拆分成若干个单位控制田块；然后在日常管理过程中，实时采集获取所述单位控制田块的土壤水分数据和水汽数据，基于所述土壤水分数据和水汽数据即可分析得到该农田中，各个局部(单位控制田块)的需水数据，最后基于需水数据对农田进行针对性的浇灌或喷灌。需要指出的是，本申请解决的问题是，单块农田整体浇灌或喷灌不均匀的问题；进一步的，本申请解决的问题是，单块农田土壤浇灌和/或水稻主体浇灌不均匀的问题；本申请提供的技术方案，通过基于农田本身的土壤水分数据和基于农田上方的水汽数据，结合水稻生长个周期的需水情况，针对性地分别对农田表层进行浇灌或对水稻上方进行喷灌，最终实现和达到使得农田中整个土壤和所有水稻均得到充分均等水分供给的效果，提高了同一农田水稻的水平质量，降低了同批次水稻大米的质量差异性。

附图说明

图1为本发明的实施例中水稻田浇灌控制方法的流程图；

图2为本发明的实施例中农田中单位控制田块的排布示意图；

图3为本发明的实施例中单位控制田块结构示意图；

图4为本发明的实施例中基于单位控制田块的土壤水分数据对土壤表层的浇灌流程图；

图5为本发明的实施例中基于湿度传感器和降雨量传感器采集的水汽数据流程图；

图6为本发明的实施例中喷灌控制方法流程图；

图7为本发明的实施例中水稻田浇灌控制系统模块连接示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，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的一部分实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

根据本发明的第一个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制方法：

一种水稻田浇灌控制方法，该方法包括以下步骤：将农田分为若干个单位控制田块；获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；基于所述需水数据得到需水分部图；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令；其中，所述浇灌控制指令包括：土壤表层浇灌指令、水稻上方浇灌指令；结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌。

本申请提供了一种水稻田浇灌控制方法的技术方案。该技术方案，先对目标农田进行拆分，拆分成若干个单位控制田块；然后在日常管理过程中，实时采集获取所述单位控制田块的土壤水分数据和水汽数据，基于所述土壤水分数据和水汽数据即可分析得到该农田中，各个局部(单位控制田块)的需水数据，最后基于需水数据对农田进行针对性的浇灌或喷灌。需要指出的是，本申请解决的问题是，单块农田整体浇灌或喷灌不均匀的问题；进一步的，本申请解决的问题是，单块农田土壤浇灌和/或水稻主体浇灌不均匀的问题；本申请提供的技术方案，通过基于农田本身的土壤水分数据和基于农田上方的水汽数据，结合水稻生长个周期的需水情况，针对性地分别对农田表层进行浇灌或对水稻上方进行喷灌，最终实现和达到使得农田中整个土壤和所有水稻均得到充分均等水分供给的效果，提高了同一农田水稻的水平质量，降低了同批次水稻大米的质量差异性。

需要说明的是，在水稻生长的不同阶段，水稻田及水稻本身所需的水量数据(各处需水数据)均不相同。在本申请实施例中，“识别得到农田的各处需水数据”的过程中，需要结合水稻不同时期水稻需水标准。

其中，本发明实施例涉及的水稻田浇灌控制方法还包括步骤：

采集获取单位控制田块的肥料密度数据，结合肥料密度数据，对农田表层进行浇灌。

更为具体地，本发明实施例涉及的水稻田浇灌控制方法还包括步骤：

获取施肥时间，进行施肥浇灌计时，启动浇灌系统内的浇灌装置，对水稻田表面上的肥料进行稀释、溶解、均匀。

更具体地，浇灌装置与施肥浇灌计时器信号连接，第一次施肥时，浇灌装置的浇灌量为M，记当天施肥次数为N，则第N天浇灌量为Q＝M-M(0.1357*(N-1)。其中N≤7，其中0.1357为水稻种植试验田块，在施肥后进行浇灌实验的浇灌系数。

需要说明的是，本申请实施例中，土壤湿度数据不等于土壤浸水量数据，土壤湿度数据指的是：土壤间隙中存在空气状态下，单位土壤中的水分的含量；土壤浸水量数据指的是：土壤间隙中全部为水时(此时土壤中无空气)，单位土壤中的水分含量。

需要说明的是，通过所述土壤浸水量数据能够得到具体局部土壤下方所存储的水分量；通过土壤湿度数据能够得到与根茎接触部分的土壤中，与根茎进行物质交换的水分量。

需要说明的是，通过降雨量数据，能够得到相同周期内，相邻农田或单个农田内各处单位控制田块所得到的统一的自然界浇灌的水量数据；结合所述土壤水分数据，即可得到水分容易流失或不容易流失的农田或单位控制田块。

需要说明的是，通过水汽数据，能够实时监测“对水稻上方进行喷灌”的效果。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，该方法包括以下步骤：将所述土壤水分数据和所述水汽数据导入模型中，其中，所述模型使用多组数据训练出来的，所述多组数据包括第一类数据、第二类数据和第三类数据；所述第一类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之前的所述土壤水分数据和所述水汽数据；所述第二类数据中的每组数据包括：历年同期在所述单位控制田块控制浇灌的浇灌控制指令数据；所述第三类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之后的所述土壤水分数据和所述水汽数据；获取所述模型的输出信息，所述输出信息包括：每个所述单位控制田块对应的浇灌控制指令。

需要说明的是，本申请提供的实施例中，为了提高水稻农田中各处单位控制田块的浇灌准确度，通过将现有技术中成熟的机器学习技术与水稻农田浇灌作业相结合，提高实际对农田浇灌的准确性。

需要说明的是，本申请实施例中，所提到的机器学习的方法为现有技术中常见的方法，不存在不清楚的情况。构建和训练机器学习模型的框架包括但不限于：TensorFlow、Theano、PyTorch、Torch、Caffe。

更为具体地，本发明实施例中还包括步骤：设定灌溉规划，对偏出灌溉规划较大的灌溉进程进行预警提示；其中，灌溉规划包括：灌溉用水量规划；灌溉密度规划；灌溉时间规划；土地吸收情况规划，如在本发明具体实施过程中，会结合对土地的监控数据，通过人工智能判断出异常进行预警，如土地湿度超出正常规划进行预警提示。此外，本发明实施例还包括步骤：连续7天观察测算单位田块水蒸散发情况，形成蒸散发模型；获取叶面积指数、田间持水量、凋萎点含水量数据，结合蒸散发模型,预测估算未来一周作物实际腾发量,从而修正对单位田块进行灌溉用水量规划最高值的设定，以尽可能地在保障灌溉质量的基础上，节约农民农业灌溉用水费用，节约灌溉成本，需要说明的是，在现有技术中，对灌溉用水量规划多依据连续7日的天气情况和土壤蒸发情况进行粗略估计，为了满足灌溉需求常常会造成用水成本的浪费，本发明实施例中，经过实际腾发量估测这一步骤，对单位田块进行灌溉用水量规划最高值的设定进行修正，能够一定程度上避免灌溉水的浪费，从而具有节约农民用水成本的效果。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述单位控制田块为矩形块；多个所述单位控制田块构成的网格结构上包括：相邻两个所述单位控制田块的临边构成的边界A；相邻四个所述单位控制田块的直角构成的交叉点B；所述单位控制田块的中心点C；“对农田表层进行浇灌”的位置为所述边界A和所述交叉点B；“对水稻上方进行喷灌”的位置为所述中心点C。

需要说明的是，在本实施例中，在单位控制田块的边界A和交叉点B处进行土壤层的浇灌，有利于对农田的快速浇灌，即快速填满整个农田。由于是通过同时在农田中的各单位控制田块的边界上进行浇灌，因此农田各处得以快速、充分、均匀的吸收水分。在单位控制田块中心点C处进行旋转式节水喷灌，能够提高农田中水稻主干(主体)的吸水效果，提高水稻质量。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述交叉点B的浇灌量大于所述边界A的浇灌量。

需要说明的是，当通过交叉点B由于是双路边界A的交汇处，交叉点B的浇灌量是边界A上其他个点(非交叉点B)的2倍。由于交叉点B位于2个对角设置的单位控制田块的C点的连线上，即中心点C处的喷灌对交叉点B处的喷灌效果较为薄弱，可通过交叉点B的供水量进行一定弥补，进而提高整个农田的水稻质量的均一性。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述“获取所述单位控制田块的土壤水分数据”具体包括：在所述边界A上设置土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器用于监测水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据；在所述交叉点B处设置土壤浸水量传感器，所述土壤浸水量传感器用于监测水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据。

需要说明的是，通过在边界A上设置适当土壤深度的土壤湿度传感器，在交叉点B处一定深度下设置土壤浸水量传感器，提高对单位控制田块的土壤水分实情的把握，进而提高对土壤表层浇灌的控制效果。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，当所述交叉点B处的水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据低于第一预设值时，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，当所述边界A处的水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据低于第二预设值时，所述第二预设值为预先设置的临界湿度值，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

需要说明的是，通过第一预设值和第二预设值的设定，即可实现农田浇灌的兜底浇灌，保证农田的最少浇灌量。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，在所述交叉点B处设置空气湿度传感器，所述空气湿度传感器用于监测所述交叉点B处水稻上方的空气湿度数据；在所述农田的边界田埂上设置降雨量传感器，所述降雨量传感器用于监测所述农田当期的降雨量数据。

具体地进行阐述，在本发明实施例中，所述“对水稻上方进行喷灌”包括以下步骤：获取所述单位控制田块的尺寸数据，长*宽＝a*b；基于所述尺寸数据，得到在所述中心点C处的“对水稻上方进行喷灌”的喷灌范围；基于所述喷灌范围范围，得到喷灌距离Q与喷灌角度θ的函数关系Q(θ)，θ∈[0,360]；根据所述Q(θ)，对水稻上方进行喷灌。

需要说明的是，利用Q(θ)的函数关系，即可得到不同喷灌角度下，所需匹配的喷灌距离，进而得到喷灌装置的水压和水量，提高喷灌的质量。

根据本发明的第二个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制系统：

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：用于将农田分为若干个单位控制田块的第一处理模块；用于获取所述单位控制田块的土壤水分数据的第一获取模块，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；用于获取所述单位控制田块上方的水汽数据的第二获取模块，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；用于结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据的第一分析模块；用于根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令的第一输出模块；用于结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌的第一执行模块；用于结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌的第二执行模块。

本申请还提供了一种水稻田浇灌控制系统的技术方案。该方案中所记载的系统，用于执行第一个实施方案所记载的技术方案的方法，进而达到同样的技术效果。

根据本发明的第三个实施方案，提供一种水稻田浇灌控制系统：

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：设置在所述边界A上的土壤湿度传感器；设置在所述交叉点B处的土壤浸水量传感器；设置在所述交叉点B处的空气湿度传感器；设置在所述农田的边界田埂上的降雨量传感器；设置在所述边界A和所述交叉点B上的第一浇灌装置；设置在所述中心点C上的第一喷灌装置；控制器，所述控制器的输入端与所述土壤湿度传感器、所述土壤浸水量传感器、所述空气湿度传感器和所述降雨量传感器信号连接，所述控制器的输出端与所述第一浇灌装置、所述第一喷灌装置信号连接；其中，所述控制器用于运行基于第一个实施方案所述水稻田浇灌控制方法的计算机程序。

本申请还提供了一种水稻田浇灌控制系统的技术方案。该方案中所记载的系统，用于执行第一个实施方案所记载的技术方案的方法，进而达到同样的技术效果。

实施例1

一种水稻田浇灌控制方法，该方法包括以下步骤：将农田分为若干个单位控制田块；获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；基于所述需水数据得到需水分部图；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令；其中，所述浇灌控制指令包括：土壤表层浇灌指令、水稻上方浇灌指令；结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌。

实施例2

重复实施例1，只是该方法包括以下步骤：将所述土壤水分数据和所述水汽数据导入模型中，其中，所述模型使用多组数据训练出来的，所述多组数据包括第一类数据、第二类数据和第三类数据；所述第一类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之前的所述土壤水分数据和所述水汽数据；所述第二类数据中的每组数据包括：历年同期在所述单位控制田块控制浇灌的浇灌控制指令数据；所述第三类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之后的所述土壤水分数据和所述水汽数据；获取所述模型的输出信息，所述输出信息包括：每个所述单位控制田块对应的浇灌控制指令。

实施例3

重复实施例1，只是所述单位控制田块为矩形块；多个所述单位控制田块构成的网格结构上包括：相邻两个所述单位控制田块的临边构成的边界A；相邻四个所述单位控制田块的直角构成的交叉点B；所述单位控制田块的中心点C；“对农田表层进行浇灌”的位置为所述边界A和所述交叉点B；“对水稻上方进行喷灌”的位置为所述中心点C。所述交叉点B的浇灌量大于所述边界A的浇灌量。

实施例4

重复实施例3，只是所述“获取所述单位控制田块的土壤水分数据”具体包括：在所述边界A上设置土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器用于监测水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据；在所述交叉点B处设置土壤浸水量传感器，所述土壤浸水量传感器用于监测水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据。

实施例5

重复实施例4，只是在本发明实施例中，当所述交叉点B处的水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据低于第一预设值时，所述第一预设值为预先设置的临界土壤浸水量，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

实施例6

重复实施例3，只是当所述边界A处的水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据低于第二预设值时，所述第二预设值为预先设置的临界湿度值，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

实施例7

重复实施例3，只是在所述交叉点B处设置空气湿度传感器，所述空气湿度传感器用于监测所述交叉点B处水稻上方的空气湿度数据；在所述农田的边界田埂上设置降雨量传感器，所述降雨量传感器用于监测所述农田当期的降雨量数据。

实施例8

重复实施例7，只是所述“对水稻上方进行喷灌”包括以下步骤：获取所述单位控制田块的尺寸数据，长*宽＝a*b；基于所述尺寸数据，得到在所述中心点C处的“对水稻上方进行喷灌”的喷灌范围；基于所述喷灌范围范围，得到喷灌距离Q与喷灌角度θ的函数关系Q(θ)，θ∈[0,360]；根据所述Q(θ)，对水稻上方进行喷灌。

实施例9

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：用于将农田分为若干个单位控制田块的第一处理模块；用于获取所述单位控制田块的土壤水分数据的第一获取模块，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；用于获取所述单位控制田块上方的水汽数据的第二获取模块，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；用于结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据的第一分析模块；用于根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令的第一输出模块；用于结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌的第一执行模块；用于结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌的第二执行模块。

实施例10

一种水稻田浇灌控制系统，该系统包括：设置在所述边界A上的土壤湿度传感器；设置在所述交叉点B处的土壤浸水量传感器；设置在所述交叉点B处的空气湿度传感器；设置在所述农田的边界田埂上的降雨量传感器；设置在所述边界A和所述交叉点B上的第一浇灌装置；设置在所述中心点C上的第一喷灌装置；控制器，所述控制器的输入端与所述土壤湿度传感器、所述土壤浸水量传感器、所述空气湿度传感器和所述降雨量传感器信号连接，所述控制器的输出端与所述第一浇灌装置、所述第一喷灌装置信号连接；其中，所述控制器用于运行基于第一个实施方案所述水稻田浇灌控制方法的计算机程序。

需要补充说明的是，在科技农业的大背景下，精细化种植成为当今农业生产的主旋律。越来越多的稻田采用无人机设备对水稻田进行监控。由于浇灌/喷灌是水稻种植中的重要环节，而喷灌本身容易受设备喷水口堵塞、环境风速等因素的影响，使得喷灌过程中经常难以满足函数关系Q(θ)所规定的喷灌距离的要求。为了准确监控水稻农田中，浇灌/喷灌的作业效果，常常需要技术人员操控无人机对浇灌或喷灌过程中的农田进行监控。

但，利用无人机对喷灌过程中的农田进行监控时，容易因为操控不当或不注意，使得无人机容易被喷灌的水体侵袭，导致无人机损坏。为了解决监督喷灌效果的问题，本申请提供的一种水稻田浇灌控制方法的技术方案，还包括如下步骤：

获取无人机的坐标位置数据；

结合所述坐标位置数据，获取无人机距与第一喷灌装置的实时距离参数；

临时关闭所述实时距离参数小于第一安全距离预设值的第一喷灌装置；所述第一安全距离预设值为预先设置的第一喷射装置最大可喷射到无人机的距离值；

当临时关闭的第一喷灌装置与无人机的实时距离参数大于第一安全距离预设值时，继续开启所述第一喷灌装置。

需要说明的是，本申请的技术方案，能够有效提高水稻田浇灌控制的准确度和可靠度。本实施例，将喷淋浇灌与无人机飞行控制相结合：利用无人机对喷淋状态下的水稻田进行监控和数据采集时，喷淋的水柱可能会影响无人机的飞行安全、图像采集、温湿度数据采集。通过无线距离感应技术，矩阵布置的第一喷灌装置自动识别无人机位置，当无人机接近时，自动暂停喷淋。

需要说明的是，所述第一喷灌装置与所述无人机的连接方式为WiFi、蓝牙、超声波、红外、射频等连接方式中的一种或多种。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水稻田浇灌控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

将农田分为若干个单位控制田块；

获取所述单位控制田块的土壤水分数据，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；

获取所述单位控制田块上方的水汽数据，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；

结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据；根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令；

其中，所述浇灌控制指令包括：土壤表层浇灌指令、水稻上方浇灌指令；

结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；

结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌。

2.根据权利要求1所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将所述土壤水分数据和所述水汽数据导入模型中，

其中，所述模型使用多组数据训练出来的，所述多组数据包括第一类数据、第二类数据和第三类数据；

所述第一类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之前的所述土壤水分数据和所述水汽数据；

所述第二类数据中的每组数据包括：历年同期在所述单位控制田块控制浇灌的浇灌控制指令数据；

所述第三类数据中的每组数据包括：历年同期每个所述单位控制田块浇灌之后的所述土壤水分数据和所述水汽数据；

获取所述模型的输出信息，所述输出信息包括：每个所述单位控制田块对应的浇灌控制指令。

3.根据权利要求1或2所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，所述单位控制田块为矩形块；多个所述单位控制田块构成的网格结构上包括：

相邻两个所述单位控制田块的临边构成的边界(A)；

相邻四个所述单位控制田块的直角构成的交叉点(B)；

所述单位控制田块的中心点(C)；

“对农田表层进行浇灌”的位置为所述边界(A)和所述交叉点(B)；

“对水稻上方进行喷灌”的位置为所述中心点(C)。

4.根据权利要求3所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，所述交叉点(B)的浇灌量大于所述边界(A)的浇灌量。

5.根据权利要求3所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，所述“获取所述单位控制田块的土壤水分数据”具体包括：

在所述边界(A)上设置土壤湿度传感器，所述土壤湿度传感器用于监测水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据；

在所述交叉点(B)处设置土壤浸水量传感器，所述土壤浸水量传感器用于监测水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据。

6.根据权利要求5所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，当所述交叉点(B)处的水稻根部末梢区域的土壤浸水量数据低于第一预设值时，所述第一预设值为预先设置的临界土壤浸水量，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌；和/或

当所述边界(A)处的水稻根部中下部至农田表层的土壤湿度数据低于第二预设值时，所述第二预设值为预先设置的临界湿度值，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌。

7.根据权利要求3所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，在所述交叉点(B)处设置空气湿度传感器，所述空气湿度传感器用于监测所述交叉点(B)处水稻上方的空气湿度数据；在所述农田的边界田埂上设置降雨量传感器，所述降雨量传感器用于监测所述农田当期的降雨量数据。

8.根据权利要求7所述的水稻田浇灌控制方法，其特征在于，所述“对水稻上方进行喷灌”包括以下步骤：获取所述单位控制田块的尺寸数据，长*宽＝a*b；基于所述尺寸数据，得到在所述中心点(C)处的“对水稻上方进行喷灌”的喷灌范围；基于所述喷灌范围范围，得到喷灌距离Q与喷灌角度θ的函数关系Q(θ)，θ∈[0,360]；根据所述Q(θ)，对水稻上方进行喷灌。

9.一种水稻田浇灌控制系统，其特征在于，该系统包括：用于将农田分为若干个单位控制田块的第一处理模块；用于获取所述单位控制田块的土壤水分数据的第一获取模块，所述土壤水分数据包括土壤湿度数据、土壤浸水量数据；用于获取所述单位控制田块上方的水汽数据的第二获取模块，所述水汽数据包括降雨量数据、空气湿度数据；用于结合所述土壤水分数据和所述水汽数据，识别得到农田的各处需水数据的第一分析模块；用于根据所述各处需水数据，输出对于所述单位控制田块上的浇灌控制指令的第一输出模块；用于结合所述土壤湿度数据和所述含水量数据，通过土壤表层浇灌指令，对农田表层进行浇灌的第一执行模块；用于结合所述降雨量数据和所述空气湿度数据，通过水稻上方浇灌指令，对水稻上方进行喷灌的第二执行模块。

10.一种水稻田浇灌控制系统，其特征在于，该系统包括：设置在所述边界(A)上的土壤湿度传感器；设置在所述交叉点(B)处的土壤浸水量传感器；设置在所述交叉点(B)处的空气湿度传感器；设置在所述农田的边界田埂上的降雨量传感器；设置在所述边界(A)和所述交叉点(B)上的第一浇灌装置；设置在所述中心点(C)上的第一喷灌装置；控制器，所述控制器的输入端与所述土壤湿度传感器、所述土壤浸水量传感器、所述空气湿度传感器和所述降雨量传感器信号连接，所述控制器的输出端与所述第一浇灌装置、所述第一喷灌装置信号连接；其中，所述控制器用于运行基于权利要求1-8中任一项所述水稻田浇灌控制方法的计算机程序。

Images