田间智能灌溉在线控制管理方法技术

本发明专利技术公开了一种田间智能灌溉在线控制管理方法，小型自动气象站采集气象数据，土壤水环境监测设备实时测定作物根区的土壤含水率，导入并存储到数据库中；客户端在线登录服务器上的农田实时智能灌溉系统；进行田间土壤信息的管理、农作物信息管理、农田实时监控、田间实时灌溉模拟与灌溉预报、田间信息查询、信息统计。本发明专利技术可进行远程在线灌溉实时指导。基于网络，对数据采集系统实时采集的数据进行分析、归纳、处理等二次加工，计算作物的实时蒸腾蒸发量和在线进行作物实时非充分灌溉模拟、灌溉预报和灌溉管理，通过模型模拟、参数仿真等系统内部处理，精准确定作物是否需要灌溉、灌溉的水量和灌溉的时间等决策。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农田智能灌溉管理
，特别是涉及一种田间智能灌溉在线控制 管理方法。
技术介绍
当前我国水资源严重短缺，水资源供需矛盾日益突出，农业用水尤其紧张。因此， 加强我国农田灌溉管理，实现农田灌溉的精准化、自动化、智能化和现代化，切实提高农业 水资源的高效、节水利用水平，不断完善农业水资源的优化配置制度，全面提高水资源利用 效率、实现水资源的可持续发展已成为当务之急；也是以农田灌溉的现代化支撑并促进水 利现代化建设、实现农业现代化的迫切要求。 我国农业水资源紧缺对粮食安全造成了很大威胁，在作物生长期如何充分、有效 地利用当地降水，缓解农业水资源紧缺，切实提高作物产量，是目前急需解决的难点问题之 〇 传统的农田灌溉用水管理一般是根据不同水文年的配水方案预先制定灌溉制度， 然而在生产实践中，由于实际年型与预测的水文年型之间存在着差异，传统的用水管理很 难适应瞬息万变的天气条件。在目前水资源紧缺、农业供水形势日益严峻、灌溉管理水平比 较低的情况下，结合未来时段的天气预报进行农田灌溉用水动态管理具有重要意义。随着 计算机网络技术与监测技术的快速发展，将农业、气象等实时数据作为输入，探讨作物实时 灌溉制度和预报技术，解决非充分灌溉条件下作物实时灌溉的科学问题，也正在成为一种 新的研究内容。
技术实现思路
本专利技术针对我国缺乏可用于实际操作的远程在线控制技术和农业高效用水智能 决策技术问题，提供一种。 技术方案：一种田间智能灌溉在线控制方法，包括以下步骤： 步骤一，小型自动气象站采集气象数据，土壤水环境监测设备实时测定作物根区 的土壤含水率，采集和测定的数据导入并存储到位于互联网上的服务器的数据库中； 步骤二，客户端在线登录位于所述服务器上的农田实时智能灌溉软件系统； 步骤三，所述农田实时智能灌溉软件系统调用所述数据库中的数据，根据客户端 操作进行田间土壤信息的管理、农作物信息管理、农田实时监控、田间实时灌溉模拟与灌溉 预报、田间信息查询、信息统计。 所述田间实时灌溉模拟与灌溉预报，在短期气象预报的基础上，根据灌区各田块 实际土壤水分、作物实际蒸腾蒸发量、作物生长状况，通过建立土壤墒情预测模型、作物需 水预测模型、实时灌溉预报模型、作物系数实时修正模型，实时预测作物在预报期是否需要 灌水以及灌水的时间、灌水量，并在每个计算时段结束时，用土壤含水率实测值对土壤含水 率的模拟值、作物系数进行修正。 一种，包括用于监测土壤湿润层含水量W的土壤 水分检测单元，用于监测实际降雨量P的降雨检测单元，以及灌溉系统，还包括土壤墒情预 测模型、作物实时需水量的模糊聚类预测模型和在线实时灌溉预报及控制模型； 所述土壤墒情的实时预测模型：Wi=WH+Pai+WrETi+Mi+Ki 其中：Wh--第i天初始计划湿润层的土壤含水量； Wi--第i天结束时计划湿润层的土壤含水量； P0i--第i天的有效降雨量； ffTi--第i天由计划湿润层增加而增加的水量； ETj--第i天的作物需水量； Mi--第i天的灌水量； &--第i天的地下水补给量； 所述作物实时需水量的模糊聚类预测模型：ET=ET。' ?K。?Kw=s?ET。?K。?Kw; 其中：ETi-第i天的作物需水量； ETQi-第i天的参考作物需水量； Kci-第i天的作物系数； Kwi-实行非充分灌溉时第i天的土壤水分修正系数； s-不同天气类型的聚类中心， 得到以天为时段的作物在线实时灌溉预报模型： Mj=ffi^+Poi+ffxi-ETi+Ki-ffi 所述在线实时灌溉预报及控制模型根据作物实时灌水量％控制灌溉系统对作物 实时进行灌溉。 还包括作物计划湿润层含水率的逐日递推预测模型，若研究区域的地下水埋深较 深，地下水对作物补给忽略不计时，则以天为预报时段的作物计划湿润层的水量平衡模型 为： ffi=ffi^+Poi+ff^-ETi+Mi； 其中，第i天初始、结束时计划湿润层土壤含水量如下： lOOOnH^ 0 ^ ffi=lOOOnHi0j 其中：-第i天初始计划湿润层深； 氏一第i天结束时的计划湿润层深； 0 ^-第i天初始土壤含水率，以占土壤体积百分比计； 0i-第i天结束时的土壤含水率，以占土壤体积百分比计； n-土壤孔隙率； 第i时段内因计划湿润层的增加而增加的水量WTi; WTi= 1000 (H「Hh) ?n? 0deep 其中：0dMP-深层土壤含水率； 可得出作物计划湿润层含水率的逐日递推预测模型：【主权项】1. 一种田间智能灌溉在线控制方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤一，小型自动气象站采集气象数据，土壤水环境监测设备实时测定作物根区的土 壤含水率，采集和测定的数据导入并存储到位于互联网上的服务器的数据库中； 步骤二，客户端在线登录位于所述服务器上的农田实时智能灌溉软件系统； 步骤三，所述农田实时智能灌溉软件系统调用所述数据库中的数据，根据客户端操作 进行田间土壤信息的管理、农作物信息管理、农田实时监控、田间实时灌溉模拟与灌溉预 报、田间信息查询、信息统计。2. 根据权利要求1所述的田间智能灌溉在线控制方法，其特征在于：所述田间实时灌 溉模拟与灌溉预报，在短期气象预报的基础上，根据灌区各田块实际土壤水分、作物实际蒸 腾蒸发量、作物生长状况，通过建立土壤墒情预测模型、作物需水预测模型、实时灌溉预报 模型、作物系数实时修正模型，实时预测作物在预报期是否需要灌水以及灌水的时间、灌水 量，并在每个计算时段结束时，用土壤含水率实测值对土壤含水率的模拟值、作物系数进行 修正。3. -种，包括用于监测土壤湿润层含水量W的土壤 水分检测单元，用于监测实际降雨量P的降雨检测单元，以及灌溉系统，其特征在于，还包 括土壤墒情预测模型、作物实时需水量的模糊聚类预测模型和在线实时灌溉预报及控制模 型； 所述土壤墒情的实时预测模型：Wi= W^+PM+WTi-ETi+Mi+Ki 其中：Wg--第i天初始计划湿润层的土壤含水量； Wi--第i天结束时计划湿润层的土壤含水量； P0i--第i天的有效降雨量； Wli--第i天由计划湿润层增加而增加的水量； ETi--第i天的作物需水量； Mi--第i天的灌水量； Ki-第i天的地下水补给量； 所述作物实时需水量的模糊聚类预测模型：ET = EIV · K。· Kw= s · ET ^ · K。· Kw; 其中：ETi-第i天的作物需水量； ETtli-第i天的参考作物需水量； Kcd-第i天的作物系数； Kwi-实行非充分灌溉时第i天的土壤水分修正系数； S-不同天气类型的聚类中心； 得到以天为时段的作物在线实时灌溉预报模型： Mi= W j^+P^+ff^-ETi+Ki-ffi 所述在线实时灌溉预报及控制模型根据作物实时灌水量Mi控制灌溉系统对作物实时 进行灌溉。4. 根据权利要求3所述，其特征在于，还包括作物计 划湿润层含水率的逐日递推预测模型，若研究区域的地下水埋深较深，地下水对作物补给 忽略不计时，则以天为预报时段的作物计划湿润层的水量平衡模型为： Wi= W H+P。JWn-ETfMi; 其中，第i天初始、结束时计划湿润层土壤含水量如下： Wh= I本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种田间智能灌溉在线控制方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，小型自动气象站采集气象数据，土壤水环境监测设备实时测定作物根区的土壤含水率，采集和测定的数据导入并存储到位于互联网上的服务器的数据库中；步骤二，客户端在线登录位于所述服务器上的农田实时智能灌溉软件系统；步骤三，所述农田实时智能灌溉软件系统调用所述数据库中的数据，根据客户端操作进行田间土壤信息的管理、农作物信息管理、农田实时监控、田间实时灌溉模拟与灌溉预报、田间信息查询、信息统计。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马建琴，张振伟，刘雪梅，彭高辉，郝秀平，刘蕾，丁泽霖，杨雪颖，张富，王婧，王伟，杨宁，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41