[发明专利]基于玉米分阶段灌溉需水量计算的灌溉管理系统及灌溉方法

权利要求书

1.一种基于玉米分阶段灌溉需水量计算的灌溉管理系统，其特征在于：包括数据管理模块(1)、数据预测模块(2)、玉米品种信息库模块(3)、传感器模块(4)、农业气候资源计算模块(5)、灌溉需水量计算模块(6)、年景预测模块(7)、实时监测模块(8)、灌溉策略生成和执行模块(9)，所述数据管理模块(1)的输出端与数据预测模块(2)的输入端相连接，所述数据预测模块(2)、玉米品种信息库模块(3)、传感器模块(4)的输出端分别连接农业气候资源计算模块(5)的输入端，所述农业气候资源计算模块(5)的输出端与灌溉需水量计算模块(6)的输入端相连接，所述灌溉需水量计算模块(6)的输出端分别连接年景预测模块(7)、实时监测模块(8)、灌溉策略生成和执行模块(9)的输入端，所述年景预测模块(7)、实时监测模块(8)的输出端分别与灌溉策略生成和执行模块(9)的输入端相连接，其中，

所述数据管理模块(1)用于根据预置的规则对采集的数据进行归类整理，并及时访问与计算过程相关的数据信息，以及及时将信息传送到数据预测模块(2)；

所述数据预测模块(2)采用统计降尺度模型将历史气候数据加上未来气候变化的信号，生成保留有当前历史气候事件的未来时候数据，进而对未来气象要素进行综合预测；

所述玉米品种信息库模块(3)遴选的玉米品种信息包括玉米品种的品种审定情况、选育单位、品种来源、品种特征特性、产量表现、栽培技术要点、适宜地区；

所述传感器模块(4)包括自动气象站和土壤墒情监测子模块，所述传感器模块(4)用于输出所需灌溉区域的环境参数；

所述农业气候资源计算模块(5)基于历史气候数据和当前玉米品种信息计算农业气候资源，确定适合未来气候数据的作物的适宜播种的日期和生育期长度，并计算玉米不同生长阶段长度；

所述灌溉需水量计算模块(6)基于彭曼公式，结合土壤水分平衡模块计算作物灌溉需水量，之后采用作物系数和水分胁迫系数，计算作物分阶段逐日灌溉需水量；

所述年景预测模块(7)用于对未来一年或多年中农业气象灾害进行预测，指导农业长期的生产；

所述实时监测模块(8)利用已建传感器的监测站点数据，搜集旱情相关的各类信息，该信息包括土壤墒情信息、水情信息、雨情信息，并通过对各类信息的综合分析，实时监测旱情发展过程和发展趋势；

所述灌溉策略生成和执行模块(9)结合实时监测模块(8)的土壤湿度信息以及灌溉需水量计算模块(6)计算得到的灌溉需水量，生成最佳灌溉策略，并发出灌溉控制指令，以对灌溉喷头的开关进行控制，进而实施灌溉。

2.一种如权利要求1所述的基于玉米分阶段灌溉需水量计算的灌溉管理系统的灌溉方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)收集历史气象观测数据、土壤数据、土地利用数据和数字高程数据，并处理成系统需要的格式，输入数据管理模块；

2)收集玉米品种信息，将作物参数输入玉米品种信息库模块；

3)将历史气象观测数据和数字高程数据输入数据预测模块，预测未来气候数据；

4)根据当前需要种植的玉米品种信息输入农业气候资源计算模块，计算确定适合未来气候数据的作物的适宜播种的日期和生育期长度，并计算玉米不同生长阶段长度；

5)将收集的数据和玉米品种信息库模块中的品种信息，输入作物灌溉需水量计算模块，结合未来气候数据，通过彭曼公式和土壤水分平衡模块，计算玉米的不同生育期内的灌溉需水量和全生育期内的灌溉需水量；

6)根据灌溉需水量计算模块的结果，利用年景预测模块和实时监测模块，得出长期和短期的田间干旱情况；

7)根据长期和短期的田间干旱情况输入灌溉策略生成和执行模块，选择最优灌溉策略，最终发出控制指令来控制灌溉及灌溉量。

3.如权利要求2所述的灌溉方法，其特征在于：步骤1)中，所述历史气象观测数据包括不少于30年长时间序列的降水、最高气温、最低气温、辐射、风速以及相对湿度逐日数据。

4.如权利要求2所述的灌溉方法，其特征在于：步骤2)中，所述作物参数包括最大叶面积指数、收获系数、物候期、生育期长度和三基点温度，并将国家审定的高产玉米品种参数化，输入玉米品种信息库模块。