[發明專利]一種土壤修復濕度調節系統及方法

有效

• 申請號: 202210059218.9
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114342786B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 潘國權;畢軍;李冰;馬志盼;陳怡;劉雪蓮;徐菲;唐揚;王靖
• 申請（專利權）人: 江蘇環保產業技術研究院股份公司;南京大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;A01G25/06;A01G25/02;G01C15/00;G01D21/02;G01N33/24;G01W1/02
• 代理公司: 成都其高專利代理事務所(特殊普通合伙) 51244
• 代理人: 任坤

本發明公開了一種土壤修復濕度調節系統及方法，針對同一區域設置至少兩種濕度傳感器，分別用在灌溉的不同階段，其中至少一種濕度傳感器能夠測量不同深度處的土壤濕度；使用諧振頻率偏移法結合傳統的石膏平衡法提高濕度測量精度；提供噴灌設備以及滲灌設備，并對噴灌設備以及滲灌設備的結構進行改造，以適應靈活多變的需求；設置模型數據庫、資料數據庫，根據歷史情況、當前情況及未來預計情況優化灌溉計劃；綜合考慮地勢信息、作物長勢情況、水分遷移趨勢等對待灌溉土壤進行動態區域劃分；通過上述方式能夠節約水源、提高灌溉效果。

技術領域

本發明屬于大數據及邊緣計算技術在農田種植領域的應用，涉及土壤修復濕度調節相關系統及具體方法。

背景技術

我國幅員遼闊，地大物博，但可耕地面積相對有限，對糧食產量有著較高的需求。然而，近些年來，隨著中國經濟的高速發展與騰飛，以及城市化進程的不斷推進，廣大農村地區在不斷被壓縮。與此同時，隨著大量人口涌入城市，導致農業人口老齡化問題不斷凸顯，難以確保充足的農業勞動力。因此，如何提高土壤作物的水分智能管理，提高生產效率，成為了一項刻不容緩的任務。

此外，我國并不是一個水量非常充沛的國家，由于氣象條件及環境條件的限制，無法確保在每一個供水高峰期都能夠實現土壤無差別持續供水。

為了解決上述問題，已發展出了節水型土壤水分智能控制系統及方法，但是現有技術廣泛存在以下幾方面問題：第一，土壤濕度測量手段單一，無法準確反映出土壤內部水分分布狀況；第二，濕度測量精度不夠，不但會影響作物長勢，還會導致水資源浪費；第三，灌溉裝置無法適應靈活多變的實際環境，對水量的調控不夠方便；第四，缺少對既定灌溉計劃、參數的反饋與調節；第五，沒有針對不同地塊的地理條件開展差異化分區灌溉，無法實現全局最優解。

發明內容

本發明重點針對上述種種不足，提供一種土壤修復濕度調節系統及方法。

本發明提供了一種土壤修復濕度調節系統，包括灌水裝置1、灌水控制閥2、流量計3、土壤濕度傳感器4、氣象傳感器5、灌水控制單元6以及邊緣計算服務器7；

其中，還包括多目視覺測繪裝置8，一方面用于測定地勢信息并根據既定規則對土壤進行區域劃分，另一方面用于捕獲土壤作物長勢信息并反饋至灌水控制單元6。

優選的，所述灌水控制單元6包括作物灌溉模型數據庫、作物歷史長勢資料數據庫、灌溉參數設定模塊、灌溉控制模塊、濕度傳感器接口、氣象傳感器接口、多目視覺測繪裝置接口、通信模塊；所述邊緣計算服務器7包括區域劃分模塊、長勢分析模塊。

優選的，所述灌水裝置1包括噴灌設備11，所述噴灌設備11具體包括主體部111以及可進入/伸出所述主體部的伸縮部112，所述主體部111沿長度方向等間隔分布有多個具有第一孔徑φ1的第一開孔113，所述伸縮部112沿長度方向等間隔分布有多個第二開孔114，所述多個第二開孔114的孔徑自所述伸縮部112靠近所述主體部111的一端向所述伸縮部112的自由端依次增大，且所述多個第二開孔114中最小孔徑為φ1。

優選的，所述伸縮部112還能夠相對于所述主體部111旋轉，且所述伸縮部112的自由端設有密封蓋115，所述伸縮部112靠近所述主體部111的一端設有限位密封塞116。

優選的，所述灌水裝置1還包括插入地下的滲灌設備12，所述滲灌設備12為圓柱狀，在其側壁開設多組滲灌窗121，每組所述滲灌窗121包括長條狀滲灌口122以及位于所述長條狀滲灌口122下方的沿所述長條狀滲灌口122中軸線對稱的多個滲灌孔123；任意兩組所述滲灌窗121的中軸線不重合。

優選的，所述土壤濕度傳感器4設置于所述滲灌設備12的下方。

優選的，還包括呈倒圓錐狀的土壤錘，具有相互嵌套的外殼及內部容室，作為補充手段實現土壤濕度的定點測量。

同時，本發明還提供了一種應用于土壤修復濕度調節系統的濕度調節方法，包括如下步驟：