一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统技术方案

本发明专利技术涉及设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，包括：决策系统1、中心控制系统2、机井智能计量系统3、灌溉系统4，其中决策系统1用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，实时传输不同深度土壤含水量信息至中心控制系统2，中心控制系统2用于根据土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至机井智能计量系统3，机井智能计量系统3收到灌水指令后，开启水泵及灌溉系统4，按照计算所得灌水量进行定量灌溉。本发明专利技术可实时监控设施蔬菜的根区土壤水分动态变化，掌握作物需水信息，监控灌溉用水情况，有效提高灌溉水的利用效率，减少用工，降低管理成本，提高经济效益。

An intelligent irrigation decision system for drip irrigation of protected vegetables

The present invention relates to intelligent drip irrigation decision-making system, including: Vegetable film decision system 1, central control system, 2 wells intelligent metering system 3, irrigation system 4, of which 1 for monitoring decision system of vegetable wetting depth in the soil water content, soil water content in different depth of real-time transmission of information to the central control system 2, the central control system for 2 according to the soil moisture information, determine whether vegetables need for irrigation, irrigation, irrigation amount is calculated, issued instructions to the intelligent measurement system of irrigation wells 3 wells, intelligent measurement system 3 received instruction after irrigation and irrigation system, open the pump 4, according to the quantitative calculation of irrigation irrigation. The invention can dynamically change the root zone soil moisture monitoring facilities vegetables, grasp the crop water requirement information monitoring of irrigation water, effectively improve the utilization efficiency of irrigation water, reduce labor, reduce management costs, improve economic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统
本专利技术涉及设施蔬菜灌溉技术，更具体地，涉及设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统。
技术介绍
目前，设施蔬菜主推的高效节水灌溉方式为滴灌，但滴灌工程建设完成并投入使用后，农户在灌溉过程中仍存在以下问题：(1)农民现状灌水情况多数凭经验，没有科学的研究成果作为理论指导；(2)农民节水意识淡薄，灌水不节制，浪费水的现象仍然存在；(3)现有高效节水灌溉技术集成度不高，没有及时有效的形成可复制推广的高效节水灌溉模式；(4)灌水过程仍然需要人工来控制，费时费力。另外，与其他的农作物相比，蔬菜对水的需求比较敏感，土壤中水分的多少对蔬菜的产量影响非常大，因此需要经常灌水以保持土壤中水分在一定的水平。其他农作物例如玉米—相比之下对水的需求较不敏感，在整个作物的生长期内定时定次数灌溉即可。因此，凭感觉或经验灌水，或定时灌水，要么灌水量大于蔬菜需求量，造成浪费水的现象，要么灌水少于蔬菜需求量，造成蔬菜产量低，这均会导致水分生产效率低下。因此，需要综合考虑以上灌溉过程中存在的问题，研发出一种现代化的农业节水智能灌溉决策系统，实现灌溉信息的自动诊断、灌溉过程的智能控制、灌溉用水的精准计量等功能，同时达到省时省工、节约用水的目的。
技术实现思路
针对现有高效节水灌溉技术集成度不高、适用性不强，科学的灌水方法尚未应用于生产，存在灌水时间及灌水量不适宜、未按作物的需求灌水等缺点，本专利技术提出了一种可复制可推广的设施农业高效节水智能灌溉决策系统，用以指导现代农业节水灌溉。为实现本专利技术的上述目的，采用以下技术方案：一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，包括：决策系统1；中心控制系统2，与所述决策系统1联通；机井智能计量系统3，与所述中心控制系统2联通；灌溉系统4，与所述机井智能计量系统3联通；其中所述决策系统1用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，并且实时传输不同深度土壤含水量信息至所述中心控制系统2；所述中心控制系统2用于根据所述土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至所述机井智能计量系统3；所述机井智能计量系统3接收到灌水指令后，开启水泵及所述灌溉系统4，按照计算所得灌水量进行定量灌溉；在灌溉了计算所得的灌水量之后，所述机井智能计量系统3停止供水，并且所述灌溉系统4关闭；其中，所述中心控制系统2根据所计算出的土壤含水量是否低于预先设置的土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限值，来判断作物是否需要灌溉，若低于所述土壤适宜含水率下限，则判定为需要灌溉；所述中心控制系统2计算所述灌水量时，计算模式如下：m＝P×(θmax-θmin)×H×Sm为灌水量，单位为m3；P为土壤湿润比，单位为百分比；θmax为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率上限，为田间持水量的百分比；θmin为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限，为田间持水量的百分比；H为土壤湿润层深度，单位为m；S为灌水区域的面积，单位为m2。进一步地，所述中心控制系统2包括数据库21、微处理器22、中控室23和手机客户端24。进一步地，所述机井智能计量系统3包括机井智能计量控制终端31、水泵32、流量计33和GPRS通讯模块34，所述GPRS通讯模块34与所述数据库21连接，所述微处理器22与所述机井智能计量控制终端31连接。进一步地，所述灌溉系统4包括电磁阀41和滴灌系统42，所述流量计33与所述电磁阀41连接。进一步地，所述决策系统1包括多深度土壤水分传感器11和GPRS通讯模块12，所述GPRS通讯模块12与所述数据库21连接。此外，所述设施蔬菜包括叶菜类蔬菜、果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜。进一步地，所述叶菜类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的65％-75％，所述果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜的土壤适宜含水率下限可为田间持水量的75％-85％。进一步地，对于叶菜类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.2m；对于果菜类蔬菜及瓜果类蔬菜，土壤湿润层深度H可为0.3m。进一步地，所述土壤适宜含水率上限可为田间持水量的95％-100％。此外，所述土壤湿润比P可取80％-90％，本领域技术人员可以根据需要来选择适当的值。本专利技术可实时监控设施蔬菜的根区土壤水分动态变化，掌握作物需水信息，监控灌溉用水情况，可有效提高灌溉水的利用效率，减少用工，降低管理成本，提高经济效益。附图说明图1为本专利技术的设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统的示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步描述。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。参考图1，提供了一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，可包括：决策系统1；中心控制系统2，与决策系统1联通；机井智能计量系统3，与中心控制系统2联通；灌溉系统4，与机井智能计量系统3联通；其中决策系统1用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，并且实时传输不同深度土壤含水量信息至中心控制系统2；中心控制系统2用于根据所述土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至机井智能计量系统3；机井智能计量系统3接收到灌水指令后，开启水泵及灌溉系统4，按照计算所得灌水量进行定量灌溉；在灌溉了计算所得的灌水量之后，机井智能计量系统3停止供水，并且灌溉系统4关闭。下面结合附图更详细地说明各个组成部分。决策系统1可包括多深度土壤水分传感器11和GPRS通讯模块12。多深度土壤水分传感器11例如可以为插针式土壤水分传感器、导管式水分仪等。本领域技术人员基于本专利技术的教导，可以根据待测量的土壤以及待灌溉的作物来选择适当传感器，并适当布置多深度土壤水分传感器11的数量、深度和位置。多深度土壤水分传感器11用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，GPRS通讯模块12可以接收水分传感器11的感测数据，即土壤中含水量信息，并将数据传输给中心控制系统2。中心控制系统2可包括数据库21、微处理器22、中控室23和手机客户端24，用于根据土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至机井智能计量系统3。其中决策系统1的GPRS通讯模块12与数据库21连接。中控室23例如可以为台式电脑终端、笔记本电脑终端等，可根据实际应用来设置。数据库21用来接收GPRS通讯模块12发送的水分传感器11的感测数据。微处理器22调用数据库21中的水分传感器11的感测数据，即土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，并将灌水量信息发送至中控室23和手机客户端24。中控室23或手机客户端24可以自动地或由工作人员手动地将灌水指令发送至机井智能计量控制终端31。其中中心控制系统2根据土壤含水量是否低于预先设置的土壤适宜含水率下限值，来判断作物是否需要灌溉，若低于所述土壤适宜含水率下限，则判定为需要灌溉。中心控制系统2计算所述灌水量时，计算模式如下：m＝P×(θmax-θmin)×H×S其中m为灌水量，单位为m3；P为土壤湿润比，是指湿润土体体积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，包括：决策系统1；中心控制系统2，与所述决策系统1联通；机井智能计量系统3，与所述中心控制系统2联通；灌溉系统4，与所述机井智能计量系统3联通；其中，所述决策系统1用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，并且将实时传输不同深度土壤含水量信息至所述中心控制系统2；所述中心控制系统2用于根据所述土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至所述机井智能计量系统3；所述机井智能计量系统3接收到灌水指令后，开启水泵及所述灌溉系统4，按照计算所得灌水量进行定量灌溉；在灌溉了计算所得的灌水量之后，所述机井智能计量系统3停止供水，并且所述灌溉系统4关闭；其中，所述中心控制系统2根据所计算出的土壤含水量是否低于预先设置的土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限值，来判断作物是否需要灌溉，若低于所述土壤适宜含水率下限，则判定为需要灌溉；所述中心控制系统2计算所述灌水量时，计算模式如下：m＝P×(θmax‑θmin)×H×Sm为灌水量，单位为m

【技术特征摘要】
1.一种设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，包括：决策系统1；中心控制系统2，与所述决策系统1联通；机井智能计量系统3，与所述中心控制系统2联通；灌溉系统4，与所述机井智能计量系统3联通；其中，所述决策系统1用于监测设施蔬菜计划湿润层深度内的土壤水分含量，并且将实时传输不同深度土壤含水量信息至所述中心控制系统2；所述中心控制系统2用于根据所述土壤含水量信息，判断蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，则计算灌水量，发布灌水指令至所述机井智能计量系统3；所述机井智能计量系统3接收到灌水指令后，开启水泵及所述灌溉系统4，按照计算所得灌水量进行定量灌溉；在灌溉了计算所得的灌水量之后，所述机井智能计量系统3停止供水，并且所述灌溉系统4关闭；其中，所述中心控制系统2根据所计算出的土壤含水量是否低于预先设置的土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限值，来判断作物是否需要灌溉，若低于所述土壤适宜含水率下限，则判定为需要灌溉；所述中心控制系统2计算所述灌水量时，计算模式如下：m＝P×(θmax-θmin)×H×Sm为灌水量，单位为m3；P为土壤湿润比，单位为百分比；θmax为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率上限，为田间持水量的百分比；θmin为土壤计划湿润层深度内土壤适宜含水率下限，为田间持水量的百分比；H为土壤湿润层深度，单位为m；S为灌水区域的面积，单位为m2。2.根据权利要求1所述的设施蔬菜膜下滴灌智能灌溉决策系统，其中所述中心控制系统2包括数据库21、微处理器22、中控室23和手...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝仲勇，杨胜利，范海燕，张娟，许翠平，黄俊雄，齐艳冰，马志军，张航，张亚明，王燕华，
申请(专利权)人：北京市水科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11