[发明专利]一种土壤修复湿度调节系统及方法

说明书

本发明公开了一种土壤修复湿度调节系统及方法，针对同一区域设置至少两种湿度传感器，分别用在灌溉的不同阶段，其中至少一种湿度传感器能够测量不同深度处的土壤湿度；使用谐振频率偏移法结合传统的石膏平衡法提高湿度测量精度；提供喷灌设备以及渗灌设备，并对喷灌设备以及渗灌设备的结构进行改造，以适应灵活多变的需求；设置模型数据库、资料数据库，根据历史情况、当前情况及未来预计情况优化灌溉计划；综合考虑地势信息、作物长势情况、水分迁移趋势等对待灌溉土壤进行动态区域划分；通过上述方式能够节约水源、提高灌溉效果。

技术领域

本发明属于大数据及边缘计算技术在农田种植领域的应用，涉及土壤修复湿度调节相关系统及具体方法。

背景技术

我国幅员辽阔，地大物博，但可耕地面积相对有限，对粮食产量有着较高的需求。然而，近些年来，随着中国经济的高速发展与腾飞，以及城市化进程的不断推进，广大农村地区在不断被压缩。与此同时，随着大量人口涌入城市，导致农业人口老龄化问题不断凸显，难以确保充足的农业劳动力。因此，如何提高土壤作物的水分智能管理，提高生产效率，成为了一项刻不容缓的任务。

此外，我国并不是一个水量非常充沛的国家，由于气象条件及环境条件的限制，无法确保在每一个供水高峰期都能够实现土壤无差别持续供水。

为了解决上述问题，已发展出了节水型土壤水分智能控制系统及方法，但是现有技术广泛存在以下几方面问题：第一，土壤湿度测量手段单一，无法准确反映出土壤内部水分分布状况；第二，湿度测量精度不够，不但会影响作物长势，还会导致水资源浪费；第三，灌溉装置无法适应灵活多变的实际环境，对水量的调控不够方便；第四，缺少对既定灌溉计划、参数的反馈与调节；第五，没有针对不同地块的地理条件开展差异化分区灌溉，无法实现全局最优解。

发明内容

本发明重点针对上述种种不足，提供一种土壤修复湿度调节系统及方法。

本发明提供了一种土壤修复湿度调节系统，包括灌水装置1、灌水控制阀2、流量计3、土壤湿度传感器4、气象传感器5、灌水控制单元6以及边缘计算服务器7；

其中，还包括多目视觉测绘装置8，一方面用于测定地势信息并根据既定规则对土壤进行区域划分，另一方面用于捕获土壤作物长势信息并反馈至灌水控制单元6。

优选的，所述灌水控制单元6包括作物灌溉模型数据库、作物历史长势资料数据库、灌溉参数设定模块、灌溉控制模块、湿度传感器接口、气象传感器接口、多目视觉测绘装置接口、通信模块；所述边缘计算服务器7包括区域划分模块、长势分析模块。

优选的，所述灌水装置1包括喷灌设备11，所述喷灌设备11具体包括主体部111以及可进入/伸出所述主体部的伸缩部112，所述主体部111沿长度方向等间隔分布有多个具有第一孔径φ1的第一开孔113，所述伸缩部112沿长度方向等间隔分布有多个第二开孔114，所述多个第二开孔114的孔径自所述伸缩部112靠近所述主体部111的一端向所述伸缩部112的自由端依次增大，且所述多个第二开孔114中最小孔径为φ1。

优选的，所述伸缩部112还能够相对于所述主体部111旋转，且所述伸缩部112的自由端设有密封盖115，所述伸缩部112靠近所述主体部111的一端设有限位密封塞116。

优选的，所述灌水装置1还包括插入地下的渗灌设备12，所述渗灌设备12为圆柱状，在其侧壁开设多组渗灌窗121，每组所述渗灌窗121包括长条状渗灌口122以及位于所述长条状渗灌口122下方的沿所述长条状渗灌口122中轴线对称的多个渗灌孔123；任意两组所述渗灌窗121的中轴线不重合。

优选的，所述土壤湿度传感器4设置于所述渗灌设备12的下方。

优选的，还包括呈倒圆锥状的土壤锤，具有相互嵌套的外壳及内部容室，作为补充手段实现土壤湿度的定点测量。

同时，本发明还提供了一种应用于土壤修复湿度调节系统的湿度调节方法，包括如下步骤：