RU2695436C1 - Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса - Google Patents
Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695436C1 RU2695436C1 RU2018128069A RU2018128069A RU2695436C1 RU 2695436 C1 RU2695436 C1 RU 2695436C1 RU 2018128069 A RU2018128069 A RU 2018128069A RU 2018128069 A RU2018128069 A RU 2018128069A RU 2695436 C1 RU2695436 C1 RU 2695436C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- irrigation
- water supply
- wide
- brightness
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
- A01G25/16—Control of watering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3554—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for determining moisture content
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области сельского хозяйства и касается способа дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин. Способ включает в себя измерение влажности почвы в полевых условиях непрерывно и автономно и определение необходимого количества воды для полива. Для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра. Измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины. Полученные изображения обрабатывают ЭВМ и осуществляют регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей для оптимизации расхода воды для полива почвы. Технический результат заключается в уменьшении расхода воды и снижении количества потребляемой энергии.
Description
Изобретение относится к области сельского хозяйства и мелиорации и может быть использовано для дистанционного орошения сельскохозяйственных культур.
Существует способ орошения, описанный в патенте №2492632 [2]. Данное изобретение относится к мелиорации и используется для орошения парниковых и других сельскохозяйственных культур. Способ орошения осуществляется автоматически периодическими напусками воды. Вода образуется в результате конденсации пара в напорном бачке. Часть времени бачок наполняется до требуемого уровня, а затем открывается и срабатывает. В качестве увлажнителя используется перфорированная трубка с отверстиями. Трубка установлена вертикально в месте корнеобитаемой массы растения, и вода в нее поступает из капельниц. Капельницы закреплены на распределительном трубопроводе. Напорный бачок прикреплен к радиатору охлаждения для отопления помещения парника с одновременным охлаждением и конденсацией пара. Обеспечивается повышение эффективности орошения с одновременной очисткой воды от солей и отоплением помещений парников.
Недостатками данного способа орошения является то, что при поливе используется внутрипочвенный ороситель, что невыгодно применять на больших территориях. Также невозможно определить влажность почвы и отрегулировать необходимое количество воды для полива сухой почвы.
Известен способ полива водой, описанный в патенте №1748741 [1].
Данное изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при поливах по бороздам и полосам. Цель данного изобретения - повышение надежности технологического процесса и сокращение подачи воды. Для осуществления способа используют трубопровод с водовыпусками и гидрантами, подключенными к водоподводящей сети. На гидрантах установлены запорные элементы, управляемые через линию от пульта. В процессе полива, поочередно открывая запорные элементы, производят пуск воды в трубопровод, при этом время пуска на пульте задается из расчета добегания потока воды не менее чем до половины длины трубопровода. Такая подача воды препятствует образованию осадка и позволяет производить импульсную водоподачу из водовыпусков. К недостаткам данного способа относится его невозможность использования для дождевальных машин, а также для орошения обширных территорий. Данное изобретение не может отслеживать увлажненность участков почвы для дальнейшего полива.
Способ или метод полива водой аналогичный предложенному найти не удалось.
Измерение влажности почвы с помощью индекса NDWI необходимо для регулирования подачи воды на дождевателе, позволяющее уменьшить ее расход, снизить затраты энергии на перекачивание жидкости. Также этот метод сохраняет дополнительные объемы жидкости в оросительных системах, что особенно актуально в засушливых районах.
Широкозахватные дождевальные машины имеют секционированную конструкцию, на каждой секции установлены несколько дождевателей. Использование традиционной схемы построения позволяет подвести к каждому распыляющему устройству отдельный канал управления положением регулирующего нормально-открытого клапана. Это позволит в ходе проведения орошения подходить раздельно к поливу каждого участка путем изменения расхода. Данный подход не дает избыточного расхода воды на влажные участки, при том, что сухие участки получают достаточное количество влаги.
Данный способ с использованием видимого и ближнего инфракрасного диапазона является достаточно дешевым по аппаратному оформлению вариантом. Невысокая стоимость всех элементов оправдывает использование методики в сельском хозяйстве.
Технический результат - расширение функциональных возможностей.
Регулирование оросительной системы для управления мелиоративными режимами орошаемых земель в оптимальных пределах происходит с помощью способа дифференциального регулирования подачи воды на основе измерения увлажненности почвы.
Технический результат достигается тем, что в способе дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе NDWI измеряют влажность почвы в полевых условиях непрерывно и автономно, определяют необходимое количество воды для полива, для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра, измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины, затем изображения обрабатывают ЭВМ, после чего происходит регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей, позволяющее определять оптимальный расход воды для полива почвы.
Для измерения индекса NDWI в полевых условиях предполагается использование спектральной камеры с насадкой, установленной на высокой штанге. Она соединяется с дождевальной машиной таким образом, чтобы в поле зрения попадал участок впереди хода машины по всей ширине рабочего поля. Полоса обзора камеры условно разделяется на участки, соответствующие ширине покрытия каждого отдельного дождевателя.
Для каждого участка отдельно проводится расчет водного индекса. До начала работы проводится нормировка индексов на основе двух модельных участков: максимально сухого и максимально мокрого. Данные участки могут быть подготовлены искусственно с учетом норм полива для обрабатываемых культур. Все значения индексов, получаемых по расчету, нормируются в пределах от 0 для сухих участков до 1 для мокрых.
Изменение подачи воды на отдельную секцию осуществляется путем формирования управляющего сигнала на устройство, установленного на подводящем патрубке. Для участков с минимальным значением индекса устанавливается положение полностью открытого клапана, с максимальным - полностью закрытого. Промежуточные положения устанавливаются пропорционально.
В качестве информации для формирования управляющего сигнала для контролирующего клапана устройства предлагается использовать нормализованный разностный водный индекс (Normalized difference water index - NDWI). В методиках дистанционного зондирования Земли он вычисляется по формуле:
где NIR - яркость пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, Green - яркость пикселей линии зеленой области спектра.
Claims (1)
- Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе NDWI, заключающийся в том, что измеряют влажность почвы в полевых условиях непрерывно и автономно, определяют необходимое количество воды для полива, для этого измеряют индекс NDWI с применением яркости пикселей линии ближней инфракрасной области спектра, а также яркости пикселей линии зеленой области спектра, измерение влажности производят с помощью снимков спектральной камеры с дифракционной насадкой, установленной на опорной штанге дождевальной машины, затем изображения обрабатывают ЭВМ, после чего происходит регулирование нормально-открытых клапанов дождевателей, позволяющее определять оптимальный расход воды для полива почвы.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018128069A RU2695436C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018128069A RU2695436C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2695436C1 true RU2695436C1 (ru) | 2019-07-23 |
Family
ID=67512228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018128069A RU2695436C1 (ru) | 2018-07-31 | 2018-07-31 | Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2695436C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111931709A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-11-13 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 遥感影像的水体提取方法、装置、电子设备及存储介质 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017068775A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Water content of a part of plant evaluation method and water content of a part of plant evaluation apparatus |
| US20170357230A1 (en) * | 2015-01-08 | 2017-12-14 | International Business Machines Corporation | Automated irrigation control system |
| RU2650534C2 (ru) * | 2016-08-15 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Агрофизический научно-исследовательский институт" (ФГБНУ АФИ) | Способ дифференцированного управления орошением посевов и устройство для его осуществления |
| US20180192599A1 (en) * | 2014-09-29 | 2018-07-12 | International Business Machines Corporation | Targeted irrigation using a central pivot irrigation system with a sensor network |
-
2018
- 2018-07-31 RU RU2018128069A patent/RU2695436C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180192599A1 (en) * | 2014-09-29 | 2018-07-12 | International Business Machines Corporation | Targeted irrigation using a central pivot irrigation system with a sensor network |
| US20170357230A1 (en) * | 2015-01-08 | 2017-12-14 | International Business Machines Corporation | Automated irrigation control system |
| WO2017068775A1 (en) * | 2015-10-23 | 2017-04-27 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Water content of a part of plant evaluation method and water content of a part of plant evaluation apparatus |
| RU2650534C2 (ru) * | 2016-08-15 | 2018-04-16 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Агрофизический научно-исследовательский институт" (ФГБНУ АФИ) | Способ дифференцированного управления орошением посевов и устройство для его осуществления |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111931709A (zh) * | 2020-09-17 | 2020-11-13 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 遥感影像的水体提取方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN111931709B (zh) * | 2020-09-17 | 2021-01-05 | 航天宏图信息技术股份有限公司 | 遥感影像的水体提取方法、装置、电子设备及存储介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Heller et al. | Trickle irrigation | |
| CN106171865A (zh) | 一种基于云平台的一体化智能灌溉系统 | |
| RU2695436C1 (ru) | Способ дифференциального регулирования подачи воды для широкозахватных дождевальных машин на основе нормализованного разностного водного индекса | |
| CN108323412A (zh) | 农业种植用灌溉装置 | |
| US20210360886A1 (en) | Controlling Plant Growth Conditions | |
| CN204031996U (zh) | 智能远程水泵控制器和电磁阀调控系统 | |
| CN204014643U (zh) | 温室滴灌装置 | |
| KR101550211B1 (ko) | 수막 재배용 온도 제어 시스템 | |
| RU2683520C1 (ru) | Способ орошения плодовых деревьев и кустарников на склонах оврага | |
| RU2384996C1 (ru) | Система капельного орошения | |
| CN106376430A (zh) | 一种基于滴灌的农田水利循环排灌系统 | |
| CN207219693U (zh) | 一种无土培养农业用豆芽机 | |
| CN109168789A (zh) | 一种智能种植大棚 | |
| KR101242214B1 (ko) | 토양 수분 거동 특성을 고려한 관수 제어방법 및 그에 적용되는 깊이 조절형 토양수분퍼텐셜 측정장치 | |
| CN109328775A (zh) | 一种农业大棚用智能灌溉装置 | |
| CN207560749U (zh) | 输配水一体柔性地面灌溉水带 | |
| CN208159602U (zh) | 一种基于荒漠或戈壁地区植物需水量的独立滴灌装置 | |
| CN106234162A (zh) | 智能型喷灌系统 | |
| RU78033U1 (ru) | Система автоматического полива растений для приусадебного хозяйства | |
| RU2137354C1 (ru) | Устройство для орошения теплиц, парников и садовых участков | |
| CN216701209U (zh) | 一种智慧农业地下灌溉装置 | |
| KR20200076155A (ko) | 지중 점적 관개 제어 시스템 | |
| CN205491984U (zh) | 喷水系统 | |
| SU829051A1 (ru) | Система подпочвенного орошени | |
| CN108323414A (zh) | 一种基于荒漠或戈壁地区植物需水量的独立滴灌装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200801 |