一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法，属于农业灌溉决策技术领域，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，率定的农业系统模型根据气象条件进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况，灌溉决策算法根据模型计算结果，判断是否灌水并计算灌水量，灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉。本发明专利技术克服现有灌溉决策系统和方法的不足，在不安装田间传感器的情况下，制定出准确的灌溉计划，并可预测未来的灌水计划和灌溉效果。

Irrigation decision system and method based on agricultural system model

The present invention provides a system and method for agricultural irrigation decision based on system model, which belongs to the technical field of agricultural irrigation decision, the system includes meteorological data interface, and the calibration of the agricultural meteorological database system model, the calibration of model base, system of agriculture irrigation decision algorithm, irrigation decision algorithm library and irrigation control system, meteorological data the interface provides meteorological data to calculate the required agricultural system model calibration, the ratio of agricultural system model according to the meteorological conditions are calculated by crop growth and soil, crop water status, irrigation decision algorithm according to the results of model calculations, to determine whether the irrigation and calculation of irrigation amount, irrigation amount and irrigation control system calculate according to the irrigation decision algorithm for irrigation. The invention overcomes the shortcomings of the existing irrigation decision system and method, and makes an accurate irrigation plan without the installation of a field sensor, and predicts the irrigation plan and the irrigation effect in the future.

【技术实现步骤摘要】
一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法
本专利技术属于农业灌溉决策
，具体涉及一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法。
技术介绍
当前，我国农业灌溉模式相对落后，采用传统的依据经验的灌溉模式仍然使用广泛，这种灌溉模式下，不仅水资源的利用效率低下，造成水资源浪费并加剧了农业灌溉缺水问题，而且，过多的灌溉水将造成深层渗漏和氮磷损失，引起土壤次生盐碱化等问题，这不仅影响了作物的正常生长，降低作物产量，而且还会污染地下水，引发环境生态问题。另一方面，作物生长需要一定量的水分，水分不足将严重影响作物产量；作物生长周期内的不同阶段对水分的需求也不同，因此，如何适时适量地进行灌溉，在保证作物产量的同时提高水资源利用率，减少农业化学污染，是一个重要的课题。为确定作物的灌溉时间和灌水量，当前主要有以下几种方法：1、土壤墒情法，即通过测量土壤的水分含量判断作物的缺水状况，当土壤含水量低于某一阈值时进行灌溉；专利技术专利201510811396.2公开了一种农田灌溉智能决策系统和方法，即采用了土壤墒情法；2、蒸散量法，即根据灌溉区域的蒸散量决定灌水量；专利技术专利201510734704.6公开了一种灌溉时机和灌溉量的确定方法及装置，采用待灌溉区域的作物蒸散量和实测水量消耗相结合的方法确定灌水时间和灌水量；3、作物冠气温差法，研究表明，作物的冠层与大气温差能反应作物的水分含量，因此，通过测量冠层温度和大气温度可以判断作物的需水量，进而进行灌溉；专利技术专利200710178192.5公开了一种在线式作物冠气温差灌溉决策监测系统，即采用了这种方法；4、基于人工智能算法的作物水分检测方法，即通过计算机视觉和多种传感器获取作物信息，根据神经网络、遗传算法等人工智能算法对作物水分进行检测，从而制定灌溉制度；专利技术专利201210071823.4公开了一种结合计算机视觉和多传感器的作物灌溉系统，采用遗传神经网络监测作物缺水状态指导灌溉。这些方法都需要在田间安装传感器，且只能根据当前时刻的作物水分状态进行灌溉决策。近年来，随着农业系统模型的发展，采用农业系统模型对大气-作物-土壤系统的模拟越来越准确。采用农业系统模型，可以全面考虑大气、作物和土壤的相互影响，从而更加准确地估计作物的水分含量，制定更加合理的灌溉计划。同时，基于农业系统模型制定灌溉计划，不需要在田间安装传感器，并且能制定过去，当前，甚至未来的灌溉计划，有利于优化灌溉方案，获取更大的产量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，率定的农业系统模型根据气象条件进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况，灌溉决策算法根据模型计算结果，判断当天是否灌水并计算灌水量，灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉。本专利技术克服现有灌溉决策系统和方法的不足，在不安装田间传感器的情况下，制定出准确的灌溉计划，并可预测未来的灌水计划和灌溉效果。本专利技术所述的一种基于农业系统模型的灌溉决策系统，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，所述气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，将提供的气象数据直接存储到气象数据库中，所述率定的农业系统模型通过气象数据库获取数据进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况；所述灌溉决策算法从所述灌溉决策算法库中选取一种或多种组合算法进行计算，给出优化的灌水决策，判断当天是否灌水并计算灌水量，所述灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉。气象数据接口包括气象站历史数据和网络预报气象数据；率定的农业系统模型采用率定后的RZWQM2模型进行计算，获得作物水分胁迫系数、田间持水率、土壤含水量、作物根系深度。从所述率定的农业系统模型库中选择所述率定的农业系统模型，修改所述率定的农业系统模型的种植及管理参数，显示气象数据以及所述率定的农业系统模型计算结果，辅助用户选择所述灌溉决策算法，并将所述灌溉决策算法计算的灌水量发送给所述灌溉控制系统。一种基于农业系统模型的灌溉决策方法，按下列步骤进行：a、从气象站获取已经监测到的历史气象数据，从网络气象数据接口获取预报气象数据，将获取到的数据存储到服务器上的气象数据库中，或直接提供给率定的农业系统模型进行计算，率定的农业系统模型从气象数据库中读取气象数据，或直接从气象数据接口获取气象数据；b、率定的农业系统模型根据实际田间参数，结合从气象数据接口直接或间接获取的气象数据进行计算，采用了RZWQM2模型，输出作物水分胁迫系数，土壤含水量，作物根系深度参数，率定的农业系统模型从率定的农业系统模型库中选取或由用户给出；c、灌溉决策算法根据率定的农业系统模型的输出结果判断当天是否灌水并计算灌水量，灌溉决策算法从灌溉决策算法库中选取或由用户自己定义，灌溉控制系统接收灌溉决策算法计算的灌水量，并控制灌溉系统实施相应水量的精确灌溉；d、每日重复步骤a-步骤c，获得作物种植期间的灌溉决策表。附图说明图1为本专利技术系统示意图。图2为本专利技术实施例组成示意图。具体实施方式下面结合附图具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例本专利技术所述的一种基于农业系统模型的灌溉决策系统，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，所述气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，将提供的气象数据直接存储到气象数据库中，所述率定的农业系统模型通过气象数据库获取数据进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况；所述灌溉决策算法从所述灌溉决策算法库中选取一种或多种组合算法进行计算，给出优化的灌水决策，判断当天是否灌水并计算灌水量，所述灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉；气象数据接口包括气象站历史数据和网络预报气象数据；率定的农业系统模型采用率定后的RZWQM2模型进行计算，获得作物水分胁迫系数、田间持水率、土壤含水量、作物根系深度；从所述率定的农业系统模型库中选择所述率定的农业系统模型，修改所述率定的农业系统模型的种植及管理参数，显示气象数据以及所述率定的农业系统模型计算结果，辅助用户选择所述灌溉决策算法，并将所述灌溉决策算法计算的灌水量发送给所述灌溉控制系统；如图1所示：所述气象数据接口通过不同方式获取所需的气象数据，气象数据接口将获取的气象数据保存到气象数据库中，或直接提供给所述率定的农业系统模型进行计算，率定的农业系统模型从气象数据库中读取气象数据，或直接从所述气象数据接口获取气象数据，率定的农业系统模型根据实际田间参数，结合从气象数据接口直接或间接获取的气象数据进行计算，得到在输入的天气条件下，田间土壤和作物的水分参数以及作物的生长参数等，率定的农业系统模型从率定的农业系统模型库中选取或由用户给出，灌溉决策算法根据率定的农业系统模型的输出结果计算灌水量，灌溉决策算法从灌溉决策算法库中选取或由用户自己定义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于农业系统模型的灌溉决策系统，其特征在于，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，所述气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，将提供的气象数据直接存储到气象数据库中，所述率定的农业系统模型通过气象数据库获取数据进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况；所述灌溉决策算法从所述灌溉决策算法库中选取一种或多种组合算法进行计算，给出优化的灌水决策，判断当天是否灌水并计算灌水量，所述灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉。

【技术特征摘要】
1.一种基于农业系统模型的灌溉决策系统，其特征在于，该系统包括气象数据接口、气象数据库、率定的农业系统模型、率定的农业系统模型库、灌溉决策算法、灌溉决策算法库和灌溉控制系统，所述气象数据接口为率定的农业系统模型提供计算所需的气象数据，将提供的气象数据直接存储到气象数据库中，所述率定的农业系统模型通过气象数据库获取数据进行计算，得到作物生长信息及土壤、作物的水分状况；所述灌溉决策算法从所述灌溉决策算法库中选取一种或多种组合算法进行计算，给出优化的灌水决策，判断当天是否灌水并计算灌水量，所述灌溉控制系统根据灌溉决策算法计算出的灌水量进行灌溉。2.根据权利要求1所述的基于农业系统模型的灌溉决策系统，其特征在于，气象数据接口包括气象站历史数据和网络预报气象数据；率定的农业系统模型采用率定后的RZWQM2模型进行计算，获得作物水分胁迫系数、田间持水率、土壤含水量、作物根系深度。3.根据权利要求1所述的基于农业系统模型的灌溉决策系统，其特征在于从所述率定的农业系统模型库中选择所述率定的农业系统模型，修改所述率定的农业系统模型的种植及管理参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐志明，顾哲，桂东伟，王烨，刘云飞，曾凡江，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65