[發明專利]土壤含水率和含氮量監測方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202010099707.8
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111257374B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 石慶蘭;劉曉辰;梅樹立;范家林;石玉嬌;龍昱光;凌毅立
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01N27/22;G06F17/15
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 鄭朝然

本發明實施例提供一種土壤含水率和含氮量監測方法、裝置、設備及存儲介質，測量待測土壤對應的電壓值、電阻值和電容值；將所述電壓值、所述電阻值和所述電容值輸入土壤含水率和含氮量預測模型，輸出所述待測土壤對應的含水率和含氮量；其中，所述土壤含水率和含氮量預測模型為，以監測到的土壤樣本的電壓值、電阻值和電容值為訓練樣本，以所述土壤樣本對應的含水率和含氮量為訓練標簽進行訓練得到。本發明實施例提供的土壤含水率和含氮量監測方法，通過基于機器學習的模型計算方法實現了對土壤含水率和含氮量兩個參量同時在線監測。

技術領域

本發明涉及土壤成分監測領域，尤其涉及一種土壤含水率和含氮量監測方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

土壤養分的原位、實時、在線監測能夠為農業生產中的水肥一體化灌溉提供精準的數據，同時也能夠有效地減少化肥使用量及減少農田污染。但目前土壤養分的田間在線監測技術的實現還存在許多難題亟待解決。這是由于土壤既是一種非均質的、多相的、分散的、顆粒化的多孔系統，又是一個由惰性固體、活性固體、溶質、氣體以及水組成的多元復合系統。土壤的物理特性非常復雜，空間變異性非常大，使得土壤理化參數的田間在線測量具有一定的難度，而其中土壤水分和氮磷鉀養分含量是尤為重要的指標，不僅關系到作物的生長發育，也關系到土壤生態及食品安全，是農業生產全過程都要監測的重要參數。

現有技術中土壤水分的田間在線監測已經可以物理實現了，但普遍存在監測不準確的問題。同時，土壤養分的田間原位、實時、在線監測目前在國內外還是空白。傳統的土壤成分化學分析方法和光譜分析技術，均因過程復雜、周期長、成本高、實時性差而無法應用于農業物聯網中，也很難推廣應用于實際的農業生產中。現有的監測設備更無法實現土壤含水率和含氮量兩個參量同時在線監測，如果采用兩套設備分別進行兩個參量的田間監測會導致成本提高而且影響農業生產的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種土壤含水率和含氮量監測方法、裝置、設備及存儲介質，用以解決現有技術中無法對土壤含水率和含氮量兩個參量同時在線監測的問題。

第一方面，本發明實施例提供一種土壤含水率和含氮量監測方法，包括：

測量待測土壤對應的電壓值、電阻值和電容值；

將所述電壓值、所述電阻值和所述電容值輸入土壤含水率和含氮量預測模型，輸出所述待測土壤對應的含水率和含氮量；

其中，所述土壤含水率和含氮量預測模型為，以監測到的土壤樣本的電壓值、電阻值和電容值為訓練樣本，以所述土壤樣本對應的含水率和含氮量為訓練標簽進行訓練得到。

可選地，所述方法還包括：

將采集得到的土壤進行烘干處理，得到土壤原始樣本；

將不同特定含量的尿素與水混合配成溶液，分別與特定含水率和含氮量的所述土壤原始樣本進行混合并攪拌均勻，配制成多組土壤待處理樣本，并測定所述多組土壤待處理樣本各自的含氮量；

將土壤水分測量傳感器安裝在所述土壤待處理樣本中，對所述多組土壤待處理樣本分別進行排空氣處理，得到多組所述土壤樣本；

對于多組土壤樣本中的每一組，間隔固定時間測量所述土壤樣本當前的電壓值、電阻值、電容值和含水率，直至所述土壤樣本的含水率下降至預設值。

可選地，所述間隔固定時間測量所述土壤樣本當前的電壓值、電阻值、電容值和含水率，包括：

對所述土壤樣本稱重，獲取所述土壤樣本當前的重量；

根據所述土壤樣本當前的重量和對應的土壤原始樣本的重量得到所述土壤樣本當前的含水率；

使用土壤水分測量傳感器，測量得到所述土壤樣本在當前土壤的含水率條件下，所述土壤水分測量傳感器的檢測電路輸出的電壓值；