[發(fā)明專利]一種設施蔬菜膜下滴灌智能灌溉決策系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107135915A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: 郝仲勇;楊勝利;范海燕;張娟;許翠平;黃俊雄;齊艷冰;馬志軍;張航;張亞明;王燕華
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市水科學技術研究院
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 北京華旭智信知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙)11583
• 代理人: 瓊偉格

技術領域

本發(fā)明涉及設施蔬菜灌溉技術，更具體地，涉及設施蔬菜膜下滴灌智能灌溉決策系統(tǒng)。

背景技術

目前，設施蔬菜主推的高效節(jié)水灌溉方式為滴灌，但滴灌工程建設完成并投入使用后，農(nóng)戶在灌溉過程中仍存在以下問題：(1)農(nóng)民現(xiàn)狀灌水情況多數(shù)憑經(jīng)驗，沒有科學的研究成果作為理論指導；(2)農(nóng)民節(jié)水意識淡薄，灌水不節(jié)制，浪費水的現(xiàn)象仍然存在；(3)現(xiàn)有高效節(jié)水灌溉技術集成度不高，沒有及時有效的形成可復制推廣的高效節(jié)水灌溉模式；(4)灌水過程仍然需要人工來控制，費時費力。

另外，與其他的農(nóng)作物相比，蔬菜對水的需求比較敏感，土壤中水分的多少對蔬菜的產(chǎn)量影響非常大，因此需要經(jīng)常灌水以保持土壤中水分在一定的水平。其他農(nóng)作物例如玉米—相比之下對水的需求較不敏感，在整個作物的生長期內(nèi)定時定次數(shù)灌溉即可。因此，憑感覺或經(jīng)驗灌水，或定時灌水，要么灌水量大于蔬菜需求量，造成浪費水的現(xiàn)象，要么灌水少于蔬菜需求量，造成蔬菜產(chǎn)量低，這均會導致水分生產(chǎn)效率低下。

因此，需要綜合考慮以上灌溉過程中存在的問題，研發(fā)出一種現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)節(jié)水智能灌溉決策系統(tǒng)，實現(xiàn)灌溉信息的自動診斷、灌溉過程的智能控制、灌溉用水的精準計量等功能，同時達到省時省工、節(jié)約用水的目的。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有高效節(jié)水灌溉技術集成度不高、適用性不強，科學的灌水方法尚未應用于生產(chǎn)，存在灌水時間及灌水量不適宜、未按作物的需求灌水等缺點，本發(fā)明提出了一種可復制可推廣的設施農(nóng)業(yè)高效節(jié)水智能灌溉決策系統(tǒng)，用以指導現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，采用以下技術方案：

一種設施蔬菜膜下滴灌智能灌溉決策系統(tǒng)，包括：

決策系統(tǒng)1；

中心控制系統(tǒng)2，與所述決策系統(tǒng)1聯(lián)通；

機井智能計量系統(tǒng)3，與所述中心控制系統(tǒng)2聯(lián)通；

灌溉系統(tǒng)4，與所述機井智能計量系統(tǒng)3聯(lián)通；

其中所述決策系統(tǒng)1用于監(jiān)測設施蔬菜計劃濕潤層深度內(nèi)的土壤水分含量，并且實時傳輸不同深度土壤含水量信息至所述中心控制系統(tǒng)2；

所述中心控制系統(tǒng)2用于根據(jù)所述土壤含水量信息，判斷蔬菜是否需要灌溉，若需灌溉，則計算灌水量，發(fā)布灌水指令至所述機井智能計量系統(tǒng)3；

所述機井智能計量系統(tǒng)3接收到灌水指令后，開啟水泵及所述灌溉系統(tǒng)4，按照計算所得灌水量進行定量灌溉；

在灌溉了計算所得的灌水量之后，所述機井智能計量系統(tǒng)3停止供水，并且所述灌溉系統(tǒng)4關閉；

其中，所述中心控制系統(tǒng)2根據(jù)所計算出的土壤含水量是否低于預先設置的土壤計劃濕潤層深度內(nèi)土壤適宜含水率下限值，來判斷作物是否需要灌溉，若低于所述土壤適宜含水率下限，則判定為需要灌溉；

所述中心控制系統(tǒng)2計算所述灌水量時，計算模式如下：

m＝P×(θ_max-θ_min)×H×S

m為灌水量，單位為m³；

P為土壤濕潤比，單位為百分比；

θ_max為土壤計劃濕潤層深度內(nèi)土壤適宜含水率上限，為田間持水量的百分比；

θ_min為土壤計劃濕潤層深度內(nèi)土壤適宜含水率下限，為田間持水量的百分比；

H為土壤濕潤層深度，單位為m；

S為灌水區(qū)域的面積，單位為m²。

進一步地，所述中心控制系統(tǒng)2包括數(shù)據(jù)庫21、微處理器22、中控室23和手機客戶端24。

進一步地，所述機井智能計量系統(tǒng)3包括機井智能計量控制終端31、水泵32、流量計33和GPRS通訊模塊34，所述GPRS通訊模塊34與所述數(shù)據(jù)庫21連接，所述微處理器22與所述機井智能計量控制終端31連接。

進一步地，所述灌溉系統(tǒng)4包括電磁閥41和滴灌系統(tǒng)42，所述流量計33與所述電磁閥41連接。

進一步地，所述決策系統(tǒng)1包括多深度土壤水分傳感器11和GPRS通訊模塊12，所述GPRS通訊模塊12與所述數(shù)據(jù)庫21連接。

此外，所述設施蔬菜包括葉菜類蔬菜、果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜。

進一步地，所述葉菜類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的65％-75％，所述果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜的土壤適宜含水率下限可為田間持水量的75％-85％。

進一步地，對于葉菜類蔬菜，土壤濕潤層深度H可為0.2m；對于果菜類蔬菜及瓜果類蔬菜，土壤濕潤層深度H可為0.3m。