[发明专利]一种面向精细农业的灌溉试验方法及其试验平台

权利要求书

1.一种面向精细农业的灌溉试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将发芽期、幼苗期、开花期和结果期四个不同生长阶段的作物分别置于四个灌溉试验平台上，用水分适宜、轻度胁迫、中度胁迫和重度胁迫4种灌溉模式分别对所述发芽期、幼苗期、开花期和结果期的作物进行灌溉处理；

（2）实时监测作物的叶片舒展程度：利用3D扫描仪采集作物叶片的3D图像，采用傅立叶变换技术将3D图像转换为傅立叶频谱图，提取傅立叶频谱图中作物叶片空间域的频率信息，获得作物叶片结构特征，根据作物叶片结构特征提取叶片舒展指数，作为考察作物的叶片舒展程度的指标；

（3）实时监测环境因素参数，所述环境因素参数包括空气温湿度、土壤含水率、灌水量、渗漏量、蒸腾量5项指标，具体为：利用空气温湿度传感器采集空气温湿度信息；利用土壤水分传感器采集作物根部处的土壤含水率信息；利用载荷传感器测量由水泵输出的灌水量、渗漏量、作物生长过程中的蒸腾量；

（4）利用基于支持向量机的图像视觉分析叶片舒展程度的方法，建立知识库，逐一标记不同水分胁迫程度下叶片舒展程度；采集环境试验数据，分析叶片舒展程度与土壤含水率的关系；叶片舒展程度与土壤含水率以及环境因素之间的关系；不同水分胁迫程度下叶片舒展程度与土壤含水率以及环境因素之间的关系；

（5）构建评估作物灌溉综合效益的多层次指标体系，利用多层次多目标模糊理论与方法,建立灌溉综合效益多层次多目标模糊评价模型；利用信息熵理论求得各层评价指标客观熵权，结合专家法的主观权重获得模型各层评价指标综合权重，提高模型可靠性；

（6）利用建立的灌溉综合效益多层次多目标模糊评价模型判断不同灌溉模式的优劣，进而指导作物的灌溉。

2.根据权利要求1所述的一种面向精细农业的灌溉试验方法，其特征在于，所述步骤（3）中，利用载荷传感器测量由水泵输出的灌水量、渗漏量、作物生长过程中的蒸腾量的方法为：采用土壤含水量标定法标定测试，抽样采集若干等分土壤，测量在灌水、灌水后渗透、无灌水情况下蒸腾的三种单变量情况下土壤测试前后含水量的变化量，即为所述灌水量、渗漏量、作物生长过程中的蒸腾量信息。

3.一种面向精细农业的灌溉试验平台，其特征在于，包括若干平台主体、数据采集模块、无线通信模块、主控模块和监控中心，并采用权利要求1所述的一种面向精细农业的灌溉试验方法运行，其中：

所述平台主体包括旋转试验台及其支架、灌溉系统和电机，所述旋转试验台用于承载试验作物，由电机驱动旋转，所述灌溉系统用于对试验作物进行灌溉，包括水箱和泵，所述水箱通过泵与试验作物连接；

所述数据采集模块包括3D扫描仪、温湿度传感器、土壤水分传感器和载荷传感器，所述3D扫描仪的扫描头相对于旋转试验台上的试验作物设置，所述温湿度传感器设于灌溉试验平台所处的环境中，用于实时监测空气温湿度，所述土壤水分传感器设于试验作物根部的土壤内，用于实时采集作物根部的土壤含水率，所述载荷传感器设于试验作物的底部，用于采集试验作物的重量；

所述3D扫描仪、温湿度传感器、土壤水分传感器和载荷传感器的信号输出端与主控模块的信号输入端连接，所述主控模块的电机控制端与电机连接，其灌溉控制端与泵连接，其信号输出端通过无线通信模块与监控中心连接；所述主控模块为由型号为STC15F2K60S2的单片机及其外围震荡电路组成的最小系统；所述无线通信模块为ZigBee无线通信模块；所述电机为步进电机。