[发明专利]一种基于多源信息融合的作物节水灌溉决策方法及测控系统

说明书

本发明公开了一种基于多源信息融合的作物节水灌溉决策方法及测控系统，属于农作物灌溉领域，该方法采用基于支持度函数的多源信息数据融合，将农田水分信息、作物需水信息知识库、作物蒸发蒸腾量预测信息进行多信息融合，获得最优灌溉结果输送到灌溉控制系统中，调控水泵和电磁阀的起停运作，从而实现作物节水精准灌溉。测控系统一方面用于采集农田水分信息，另一方面接收最优灌溉结果，实现精准灌溉。通过本发明的多源信息融合方法，既满足了作物生长对水分的需求，同时又达到了节水精准灌溉的目标。

技术领域

本发明属于农作物灌溉领域，特别涉及一种基于多源信息融合的作物节水灌溉决策方法及测控系统。

背景技术

我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，而作物的种植需要大量水资源的支撑，我国作物用水量占到总用水量的45％以上，堪称全社会的第一用水大户。但我国农业水资源十分短缺，并且随着经济的发展，水污染事件的频繁发生，缺水程度越发严重，缺水范围越来越大，水危机越来越向我们逼近，作为全社会第一用水大户的节水灌溉愈加紧迫。近年来，随着信息技术的快速发展，精准灌溉技术在农业中得到了越来越多的应用。传感器技术、无线网络、微型计算机技术、互联网的发展，基于精准灌溉技术的灌溉控制系统应用愈来愈广泛，出现了各种各样的灌溉控制方式，但灌溉控制方式与环境感知方式简单，没有实现多种环境参数的采集与复合处理。

目前，国内外节水灌溉领域工作者进行了很多针对节水灌溉领域的发明研究。中国专利(CN104855195A)公开了一种水稻节水灌溉方法，通过监测装置监测种植在不同土壤类型中的水稻各生育期的土壤埋水深度，并以合适的土壤埋水深度作为灌溉指标来确定灌溉水量，该专利不足之处在于只考虑了土壤埋水深度作为灌溉指标。中国专利(CN103583318A)公开了一种无源节水灌溉方法及其设施，方法是确定供水和停水的阈值，探测土壤含水量等墒情，当土壤湿度低于最低阈值，则供水，记录含水量，直至达到最大的阈值，命令停止供水，一轮控制结束，等待土壤含水量低于最低阈值时重复；该专利只考虑了土壤湿度这一个变量来决定是否灌溉。中国专利(CN105494033A)公开了一种基于作物需求的智能节水灌溉方法，该方法构建作物某生长周期i的需水量需求模型，和环境监测设备得到的土壤含水量数据，计算出不同生长周期作物的需水量需求，制定作物全生命周期的灌溉方案；该方法基于作物自身的生长规律的数学模型进行灌溉方案的制定，可用于灌溉受限的盆栽装置，但仅仅只考虑了作物自身的生长规律和土壤含水量。

发明内容

针对以上技术背景的不足，本发明提出了一种基于多源信息融合的作物节水灌溉决策方法及测控系统，解决了灌溉控制方式与环境感知方式过于简单，没有实现多种环境参数的采集与复合处理的缺点。该系统将水分信息、作物需水信息知识库、作物蒸发蒸腾量进行基于支持度函数的数据融合，得到最优灌溉量需求并获得决策结果，从而实现农作物的精准灌溉。

本发明是采用以下技术方案实现上述技术目的的。

一种基于多源信息融合的作物节水灌溉决策方法，包括以下步骤：

步骤一，农田环境信息的采集，包括采集水分信息和气象信息；

步骤二，收集作物在不同生长时期的田中水势经验值，通过田中水势与田间含水量的关系，计算出作物在不同生长阶段对水分的要求，从而建立作物栽培过程需水信息知识库；

步骤三，根据步骤一中采集的气象信息及Penman-Monteith公式，计算参考作物蒸发蒸腾量；

步骤四，将实际作物蒸发蒸腾量、作物需水信息知识库需水信息分别与水分信息中的实际土壤含水量相减获得的灌溉量A和灌溉量B，进行基于支持度函数两个不同来源的灌溉量之间的融合，从而获得最优灌溉量融合值，得出最优灌溉量决策结果。

进一步，所述田中水势与水分信息的关系为其中SWP为田中水势，SWC为水分信息，SPP为土壤中砂粒所占的比例。