[發(fā)明專(zhuān)利]用于土壤濕度監(jiān)測(cè)和灌溉繪圖的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201880034230.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110740637B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雅各布·L·拉呂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 瓦爾蒙特工業(yè)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A01G25/00
• 分類(lèi)號(hào): A01G25/00;A01G25/16;G01T3/00;G01T3/06;G01N23/20;G01N23/202;G01N23/204
• 代理公司: 成都超凡明遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51258
• 代理人: 王暉;吳莎

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了通過(guò)檢測(cè)快速中子來(lái)提供改進(jìn)的灌溉管理的系統(tǒng)和方法。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的快速中子檢測(cè)器包括4?He基稀有氣體檢測(cè)器、電源、信號(hào)處理電路以及與前置放大器及整形放大器串聯(lián)的電阻器，以產(chǎn)生經(jīng)處理信號(hào)。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明優(yōu)選地還包括信號(hào)通道分析器和脈沖計(jì)數(shù)器/速率計(jì)。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明包括控制器，該控制器接收檢測(cè)到的快速中子的計(jì)數(shù)，并將檢測(cè)到的快速中子的數(shù)量轉(zhuǎn)換成灌溉圖，該灌溉圖基于檢測(cè)到的濕度水平指示給定田地的選定區(qū)域所需的灌溉水平。

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)要求2017年5月26日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)62/511,414的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及用于灌溉管理的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于土壤濕度監(jiān)測(cè)和灌溉繪圖的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

確定灌溉管理區(qū)典型地是基于農(nóng)民/操作者的知識(shí)、NRCS土壤圖或使用Dual EM或Veris型設(shè)備的電導(dǎo)率繪圖。取決于土壤濕度含量，每種方式具有分辨率方面的限制或無(wú)法對(duì)冰凍土地繪圖，并且如果有農(nóng)作物，則無(wú)法對(duì)田地繪圖。

對(duì)于利用中心支軸和線(xiàn)性灌溉機(jī)器進(jìn)行灌溉的所有者和操作者而言，了解土壤水分含量的狀況是一挑戰(zhàn)。通過(guò)利用安裝在田地中的手動(dòng)或各種類(lèi)型的儀器來(lái)確定田地中的土壤水分含量水平。在大多數(shù)情況下，土壤水分含量數(shù)據(jù)不容易轉(zhuǎn)換成用于灌溉裝備操作者進(jìn)行決策制定的可用形式。

手動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤水分含量很耗時(shí)，并且沒(méi)有提供整個(gè)田地上的土壤水分含量狀態(tài)的很好的視圖。此外，要在許多田地中做好土壤水分含量監(jiān)測(cè)工作，需要三個(gè)、四個(gè)或更多個(gè)土壤濕度傳感器，或者，如果手動(dòng)收集，則需要大量步行。無(wú)論哪種情況，現(xiàn)有系統(tǒng)中的濕度數(shù)據(jù)都不容易被所有者或操作者使用，也不是易于使用的形式。

此外，即使在使用多個(gè)濕度傳感器的情況下，其中測(cè)量土壤水分含量的土壤的實(shí)際面積和深度也受到限制。因此，該數(shù)據(jù)既不能用于準(zhǔn)確地對(duì)整個(gè)田地的狀態(tài)繪圖，也不能用于為中心支軸或線(xiàn)性灌溉裝備開(kāi)發(fā)田地范圍（field wide，全田地）灌溉策略。另外，要合理地做好監(jiān)測(cè)土壤水分含量的工作，由于裝備成本、安裝成本和土壤濕度傳感器中的一個(gè)或多個(gè)土壤濕度傳感器可能安裝不正確或安裝在田地的不代表一般區(qū)域的地點(diǎn)而變得昂貴。

一種用于感測(cè)濕度條件的重要新技術(shù)是快速中子傳感器，通常稱(chēng)為“COSMOS探頭”。COSMOS探頭通過(guò)測(cè)量給定表面附近的快速中子活動(dòng)進(jìn)行工作。這些快速中子是由二次宇宙射線(xiàn)與土壤的撞擊而生成的。撞擊后，宇宙射線(xiàn)的快速中子被散射（“熱化”）并被土壤吸收。但是，這些快速中子中的一些逸出回到地面上的空氣中。

逸出任何給定土壤的快速中子的數(shù)量取決于土壤的成分，特別是取決于土壤的水分含量。在較干燥的土壤中，較多的中子逸出，而在較潮濕的土壤中，較少的中子逸出。

迄今為止，COSMOS探頭的使用僅限于下述靜態(tài)探頭，所述靜態(tài)探頭安裝在桿上并且被設(shè)計(jì)成在設(shè)置的時(shí)間段內(nèi)測(cè)量給定田地中的濕度含量。替代性地，它們已用于非農(nóng)業(yè)工作相關(guān)的車(chē)輛上，用于對(duì)地下水濃度進(jìn)行科學(xué)測(cè)量。但是，迄今為止，尚未在農(nóng)業(yè)裝備或可移動(dòng)灌溉系統(tǒng)上使用COSMOS探頭。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種通過(guò)檢測(cè)快速中子的改進(jìn)的灌溉管理的系統(tǒng)和方法。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明包括控制器，該控制器接收檢測(cè)到的快速中子的計(jì)數(shù)并將檢測(cè)到的快速中子的數(shù)量轉(zhuǎn)換成灌溉圖，該灌溉圖指示給定田地的選定區(qū)域所需的灌溉水平。

根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明包括：GPS位置檢測(cè)器；機(jī)器定向檢測(cè)器；加速度計(jì)和快速中子檢測(cè)器。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的快速中子檢測(cè)器包括：4-He基稀有氣體檢測(cè)器；電源；信號(hào)處理電路；以及與前置放大器及整形放大器串聯(lián)電阻器，以產(chǎn)生經(jīng)處理信號(hào)。根據(jù)另外的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明優(yōu)選地還包括信號(hào)通道分析器和脈沖計(jì)數(shù)器/速率計(jì)。