[发明专利]一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于农业灌溉决策技术领域，具体涉及一种基于农业系统模型的灌溉决策系统及方法。

背景技术

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；发明专利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；发明专利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；发明专利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；发明专利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。

发明内容

本发明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。本发明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。