[發明專利]一種基于農業系統模型的灌溉決策系統及方法

有效

• 申請號: 201611127292.0
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106688827B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 齊志明;顧哲;桂東偉;王燁;劉云飛;曾凡江
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆生態與地理研究所
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;G06Q50/02
• 代理公司: 65106 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 張莉<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明提供了一種基于農業系統模型的灌溉決策系統及方法，屬于農業灌溉決策技術領域，該系統包括氣象數據接口、氣象數據庫、率定的農業系統模型、率定的農業系統模型庫、灌溉決策算法、灌溉決策算法庫和灌溉控制系統，氣象數據接口為率定的農業系統模型提供計算所需的氣象數據，率定的農業系統模型根據氣象條件進行計算，得到作物生長信息及土壤、作物的水分狀況，灌溉決策算法根據模型計算結果，判斷是否灌水并計算灌水量，灌溉控制系統根據灌溉決策算法計算出的灌水量進行灌溉。本發明克服現有灌溉決策系統和方法的不足，在不安裝田間傳感器的情況下，制定出準確的灌溉計劃，并可預測未來的灌水計劃和灌溉效果。

技術領域

本發明屬于農業灌溉決策技術領域，具體涉及一種基于農業系統模型的灌溉決策系統及方法。

背景技術

當前，我國農業灌溉模式相對落后，采用傳統的依據經驗的灌溉模式仍然使用廣泛，這種灌溉模式下，不僅水資源的利用效率低下，造成水資源浪費并加劇了農業灌溉缺水問題，而且，過多的灌溉水將造成深層滲漏和氮磷損失，引起土壤次生鹽堿化等問題，這不僅影響了作物的正常生長，降低作物產量，而且還會污染地下水，引發環境生態問題。另一方面，作物生長需要一定量的水分，水分不足將嚴重影響作物產量；作物生長周期內的不同階段對水分的需求也不同，因此，如何適時適量地進行灌溉，在保證作物產量的同時提高水資源利用率，減少農業化學污染，是一個重要的課題。

為確定作物的灌溉時間和灌水量，當前主要有以下幾種方法：1、土壤墑情法，即通過測量土壤的水分含量判斷作物的缺水狀況，當土壤含水量低于某一閾值時進行灌溉；發明專利201510811396.2公開了一種農田灌溉智能決策系統和方法，即采用了土壤墑情法；2、蒸散量法，即根據灌溉區域的蒸散量決定灌水量；發明專利201510734704.6公開了一種灌溉時機和灌溉量的確定方法及裝置，采用待灌溉區域的作物蒸散量和實測水量消耗相結合的方法確定灌水時間和灌水量；3、作物冠氣溫差法，研究表明，作物的冠層與大氣溫差能反應作物的水分含量，因此，通過測量冠層溫度和大氣溫度可以判斷作物的需水量，進而進行灌溉；發明專利200710178192.5公開了一種在線式作物冠氣溫差灌溉決策監測系統，即采用了這種方法；4、基于人工智能算法的作物水分檢測方法，即通過計算機視覺和多種傳感器獲取作物信息，根據神經網絡、遺傳算法等人工智能算法對作物水分進行檢測，從而制定灌溉制度；發明專利201210071823.4公開了一種結合計算機視覺和多傳感器的作物灌溉系統，采用遺傳神經網絡監測作物缺水狀態指導灌溉。這些方法都需要在田間安裝傳感器，且只能根據當前時刻的作物水分狀態進行灌溉決策。

近年來，隨著農業系統模型的發展，采用農業系統模型對大氣-作物-土壤系統的模擬越來越準確。采用農業系統模型，可以全面考慮大氣、作物和土壤的相互影響，從而更加準確地估計作物的水分含量，制定更加合理的灌溉計劃。同時，基于農業系統模型制定灌溉計劃，不需要在田間安裝傳感器，并且能制定過去，當前，甚至未來的灌溉計劃，有利于優化灌溉方案，獲取更大的產量。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于農業系統模型的灌溉決策系統及方法，該系統包括氣象數據接口、氣象數據庫、率定的農業系統模型、率定的農業系統模型庫、灌溉決策算法、灌溉決策算法庫和灌溉控制系統，氣象數據接口為率定的農業系統模型提供計算所需的氣象數據，率定的農業系統模型根據氣象條件進行計算，得到作物生長信息及土壤、作物的水分狀況，灌溉決策算法根據模型計算結果，判斷當天是否灌水并計算灌水量，灌溉控制系統根據灌溉決策算法計算出的灌水量進行灌溉。本發明克服現有灌溉決策系統和方法的不足，在不安裝田間傳感器的情況下，制定出準確的灌溉計劃，并可預測未來的灌水計劃和灌溉效果。