一种农田灌溉智能决策系统和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种农业信息技术领域，特别是一种基于土壤墒情数据的农田灌溉智 能决策系统和方法。
【背景技术】
[0002] 随着灌溉技术的飞速发展以及干旱多发性灾害对农业生产持续发展的影响加剧， 墒情预报意义越来越大，而且水资源的缺乏将使水资源成为一种战略资源，对社会经济的 发展起着决定性的作用，对灌溉的适时性与适量性提出了更高的要求，即对墒情预报提出 了更高的要求，这将使土壤墒情成为农业水土工程学科一个重要的发展方面。干旱多发性 一直是阻碍农业生产持续发展的一个重要制约因素，供水危机已日益显现，从水源到农作 物产量形成的整个用水过程中，都要做好土壤墒情监测预报与节水灌溉的管理工作，搞好 土壤水分的监测和预报对于研究土壤水分运动、农作物水分状况以及灌溉制度都具有重要 意义，是农业用水管理和灾害预警服务的重要研究领域。
[0003]目前我国多数地区在农田及设施墒情监测、灾害预警方面以及农田灌溉方面还存 在着诸多问题：一是监测控制能力低，技术装备水平亟需提高。①主要依靠人工调查获取数 据，使得人工管理支出费用较大，而且人为误差也很大；②土壤墒情预报研究成果多以点预 报为主，缺乏较大尺度的区域和宏观预报方法。二是农民灌溉的随意性大，精确灌溉专业化 指导有待提高。①农田作物生产中农民随雨灌溉、随水灌溉的情况较多，缺乏作物关键生育 期需水与土壤墒情相结合从而适量浇水的专业化指导；②随水施肥、大水漫灌的现象还很 严重，造成了农业用水的浪费。三是春季低温干旱影响了农作物产量，急需防灾减灾决策指 导。近年春季低温干旱对农作物生长造成一定影响，科学决策应对灾害，减少水资源浪费， 夺取农田丰收具有重要作用。综上，农户无法直观获取所关心地区的农田土壤墒情信息以 及其灌溉决策，而且，农业部门针对粮食及主要农产品数量安全重大战略目标，重点开展农 作物生产的大规模智能分析和预警研究，因农田地域分布广泛，相同地域又有众多基地，在 同一基地也会存在一个或多个农田，若要即时掌握不同地域不同基地的各农田内的农作物 生长的土壤墒情、环境等情况并对其进行后续智能分析和预警，比较困难。此外，无论是农 户还是农业部门都无法随时随地精确地并有针对性地给出某农田的灌溉智能决策。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的问题，为农户和农业部门提供一种操作简单、直观方 便的农田灌溉智能决策系统，无论农户还是农业部门均可以随时随地精确地并有针对性地 掌握某地域下某基地下某农田的土壤墒情信息和智能灌溉决策。本发明还涉及一种农田灌 溉智能决策方法。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种农田灌溉智能决策系统，其特征在于，包括土壤墒情数据采集模块、时间采集 模块、墒情等级计算建模模块、灌溉决策处理模块、空间分布处理模块和界面显示模块，
[0007] 所述墒情等级计算建模模块根据农田的不同农作物在各生长周期内的墒情数据 范围进行墒情等级计算建模，从而建立墒情等级计算模型，所述土壤墒情数据采集模块采 集土壤墒情数据并输入至墒情等级计算模型，所述时间采集装置通过日期时间的采集确定 农作物的实际生长阶段并输入至墒情等级计算模型，所述墒情等级计算模型根据土壤墒情 数据采集模块采集的土壤墒情数据和时间采集装置确定的农作物的实际生长阶段进行墒 情等级计算，并将墒情等级计算的结果输入至灌溉决策处理模块；所述灌溉决策处理模块 根据墒情等级计算的结果并结合农作物不同生长周期需水特点以及灌溉参数，通过人工智 能和决策支持相结合的方式得到灌溉决策，并通过空间分布处理模块进行空间分布处理后 由界面显示模块进行界面显示；所述土壤墒情数据采集模块采集的土壤墒情数据以及墒情 等级计算模型进行墒情等级计算的结果均通过空间分布处理模块进行空间分布处理后由 界面显示模块进行界面显示。
[0008] 所述土壤墒情数据采集模块通过土壤墒情传感器或远程墒情采集站对0cm~ 80cm深度的土壤层进行墒情数据采集；所述墒情等级计算建模模块根据农田的不同农作 物在各生长周期内的不同深度土壤层的墒情数据范围进行墒情等级计算建模。
[0009] 所述土壤墒情数据采集模块将采集的0cm~80cm深度的土壤层的墒情数据通过 空间分布处理模块进行空间分布处理，将〇cm~80cm深度的土壤层划分为若干段，将每段 土壤层的墒情数据由界面显示模块进行界面显示，并将墒情等级计算模型对每段的土壤层 的墒情数据进行墒情等级计算的结果通过界面显示模块由不同颜色显示墒情等级。
[0010] 所述墒情等级计算建模模块针对小麦分别在播种出苗期、苗期、返青分蘖期、拔节 期、孕穗期、灌浆期和成熟期的墒情数据范围进行墒情等级计算建模，建立墒情等级计算模 型，所述墒情等级计算的结果划分为过多、适宜、轻度不足、不足和严重不足。
[0011] 所述空间分布处理模块包括相互连接的引擎模块和GIS模块，所述GIS模块分别 连接土壤墒情数据采集模块、墒情等级计算建模模块和灌溉决策处理模块，所述引擎模块 连接界面显示模块；所述GIS模块采用GIS技术对不同农田地域不同基地不同农田的地理 位置进行不同空间分布处理，对相同农田得到的土壤墒情数据、墒情等级计算的结果和灌 溉决策进行相同的空间分布处理，再由引擎模块发送至界面显示模块显示。
[0012] 还包括环境信息采集模块，所述环境信息采集模块通过相应传感器采集农田环境 信息，采集的农田环境信息包括空气温度和/或空气湿度和/或光照强度和/或风速和/ 或降雨量，采集的农田环境信息通过空间分布处理模块进行空间分布处理后由界面显示模 块进行界面显示。
[0013] -种农田灌溉智能决策方法，其特征在于，该方法根据农田的不同农作物在各生 长周期内的墒情数据范围进行墒情等级计算建模，从而建立墒情等级计算模型，再将采集 的土壤墒情数据以及通过日期时间的采集确定农作物的实际生长阶段共同输入至墒情等 级计算模型，由墒情等级计算模型根据采集的土壤墒情数据和确定的农作物的实际生长阶 段进行墒情等级计算；然后将墒情等级计算的结果结合农作物不同生长周期需水特点以及 灌溉参数，通过人工智能和决策支持相结合的方式得到灌溉决策；将灌溉决策、采集的土壤 墒情数据以及墒情等级计算的结果均进行空间分布处理后进行界面显示。
[0014] 该方法根据农田的不同农作物在各生长周期内的不同深度土壤层的墒情数据范 围进行墒情等级计算建模，并通过土壤墒情传感器或远程墒情采集站对〇cm~80cm深度的 土壤层进行墒情数据采集，并在采集Ocm~80cm深度的土壤层的墒情数据后进行空间分布 处理，将0cm~80cm深度的土壤层划分为若干段，将每段土壤层的墒情数据均进行界面显 示，将墒情等级计算模型对每段的土壤层的墒情数据进行墒情等级计算的结果由不同颜色 显不柄情等级。
[0015] 该方法针对小麦分别在播种出苗期、苗期、返青分蘖期、拔节期、孕穗期、灌浆期和 成熟期的墒情数据范围进行墒情等级计算建模，建立墒情等级计算模型，所述墒情等级计 算的结果划分为过多、适宜、轻度不足、不足和严重不足。
[0016] 该方法还通过相应传感器采集农田环境信息，采集的农田环境信息包括空气温度 和/或空气湿度和/或光照强度和/或风速和/或降雨量，采集的农田环境信息进行空间 分布处理后进行界面显示。
[0017] 本发明的技术效果如下：
[0018] 本发明提供的农田灌溉智能决策系统，包括土壤墒情数据采集模块、时间采集模 块、墒情等级计算