[发明专利]一种基于作物需水量测量的自动灌溉控制方法及控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及作物灌溉的自动控制技术领域，特别涉及一种基于作物需水量测量的自动灌溉控制方法及控制系统。

背景技术

目前，在实际生产中的作物灌溉主要采取三种方法实现自动控制：一种方法是根据时间间隔进行自动灌溉，即设定每天开始灌溉的时刻和灌溉时长，控制系统根据内置时钟实现灌溉阀门的自动开启和关闭；另一种方法是根据土壤含水量实现自动灌溉，即利用土壤含水量传感器实时监测灌溉区域某一点的土壤含水量，设置土壤含水量最高和最低阈值，当土壤含水量低于设定最低阈值时，控制系统自动开启灌溉阀门，当土壤含水量高于设定最高阈值时，控制系统自动关闭灌溉阀门；第三种方法是根据公式计算参照作物需水量来计算实际作物需水量，根据计算得到的作物日需水量，向灌溉区实施等同于作物日需水量的灌溉水量，每天灌溉一次。

上述三种自动灌溉方法都存在其自身的缺陷。第一种方法，其根据时间间隔实现自动灌溉的控制，不能根据作物的实际需求进行灌溉，仅能根据人为经验实现灌溉，往往是过度灌溉，水的利用率最低；第二种方法，其根据土壤含水量实现自动灌溉的控制，由于土壤含水量传感器缺乏合理有效的标定方法，使测量出来的数值往往与实际情况差异较大；第三种方法，其根据公式计算参照作物需水量来计算实际作物需水量，参照作物需水量是指高度一致、生长旺盛、地面完全覆盖、土壤水分充足的绿草地（8-15cm高）的蒸发蒸腾量，一般是指在这种条件下的苜蓿草的需水量，因为这种参照作物需水量主要受气象条件的影响，气象信息受制于传感器的准确性，并且该方法没有考虑土质对作物需水量的影响，计算出来的作物需水量与实际情况也有较大的偏差。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种基于作物需水量测量的自动灌溉控制方法，同时提供了一种实现上述自动灌溉控制方法的自动灌溉控制系统。本发明通过对不同土质上生长的不同作物在不同生长时期下保持一定田间持水量的作物实际需水量的实际测量，经过智能决策后，控制灌溉阀门的自动开启和关闭，能够获得田间灌溉水的高利用率。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明基于作物需水量测量的自动灌溉控制方法包括如下步骤：

1）在待灌溉区选择一个单位面积的作物区作为灌溉单元，将用于测量实际田间需水量的需水量测量装置安装于所述灌溉单元附近并将其内作物与周边作物隔离；2）将总供水装置和用于自动控制田间灌溉的自动灌溉装置分别与需水量测量装置连接，组成自动灌溉控制系统；3）检查并预调试整个自动灌溉控制系统，无误后开始对需水量测量装置注水，待达到预定注水量后，停止注水；4）开启需水量测量装置，对单位面积作物进行需水量测量，记录测量数据并计算所述单位面积作物的需水量；5）根据计算结果和待灌溉区的总面积计算待灌溉区的总需水量，从而完成整个灌溉区的灌溉。

其中，所述需水量测量装置包括：供水单元；与供水单元连接的储水单元和田间持水量控制单元；与储水单元连接的灌溉单元；以及分别安装在供水单元上和灌溉单元上用于控制注水和灌溉的控制组件。

优选地，所述储水单元包括：储水桶；安装在储水桶顶部的电球阀；以及分别安装在储水桶上的第一液位开关和第二液位开关；其中所述第一液位开关位于所述第二液位开关上部。

优选地，所述灌溉单元包括：灌溉盘供水管；填埋于作物根部附近的灌溉盘；两端分别与灌溉盘供水管和灌溉盘连接的连接软管；以及用于将灌溉盘所灌溉作物与周围作物隔离开的隔离箱；其中所述灌溉盘供水管一端与所述储水单元的储水桶底部连接。

优选地，所述供水单元包括：需水量测量单元总供水管；分别与需水量测量单元总供水管连接的连接管和储水桶供水管；其中所述需水量测量单元总供水管、连接管和储水桶供水管通过第一三通接头彼此相连；所述储水桶供水管与所述储水单元的储水桶底部连接。

优选地，所述田间持水量控制单元包括：田间持水量控制管；与田间持水量控制管连接的导气管；分别与田间持水量控制管和导气管连接的出水管；与田间持水量控制管连接的第一手动阀门；以及分别设置在导气管和出水管上的第二手动阀门和第三手动阀门；其中所述田间持水量控制管顶部通过第二三通接头与所述供水单元的连接管和所述第一手动阀门连接；所述所述田间持水量控制管底部通过第三三通接头与所述导气管和所述出水管连接。

优选地，所述控制组件包括：安装在所述供水单元的需水量测量单元总供水管上的第一电磁阀；以及安装在所述灌溉单元的灌溉盘供水管上的第二电磁阀。