[发明专利]土壤含水率和含氮量监测方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明实施例提供一种土壤含水率和含氮量监测方法、装置、设备及存储介质，测量待测土壤对应的电压值、电阻值和电容值；将所述电压值、所述电阻值和所述电容值输入土壤含水率和含氮量预测模型，输出所述待测土壤对应的含水率和含氮量；其中，所述土壤含水率和含氮量预测模型为，以监测到的土壤样本的电压值、电阻值和电容值为训练样本，以所述土壤样本对应的含水率和含氮量为训练标签进行训练得到。本发明实施例提供的土壤含水率和含氮量监测方法，通过基于机器学习的模型计算方法实现了对土壤含水率和含氮量两个参量同时在线监测。

技术领域

本发明涉及土壤成分监测领域，尤其涉及一种土壤含水率和含氮量监测方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

土壤养分的原位、实时、在线监测能够为农业生产中的水肥一体化灌溉提供精准的数据，同时也能够有效地减少化肥使用量及减少农田污染。但目前土壤养分的田间在线监测技术的实现还存在许多难题亟待解决。这是由于土壤既是一种非均质的、多相的、分散的、颗粒化的多孔系统，又是一个由惰性固体、活性固体、溶质、气体以及水组成的多元复合系统。土壤的物理特性非常复杂，空间变异性非常大，使得土壤理化参数的田间在线测量具有一定的难度，而其中土壤水分和氮磷钾养分含量是尤为重要的指标，不仅关系到作物的生长发育，也关系到土壤生态及食品安全，是农业生产全过程都要监测的重要参数。

现有技术中土壤水分的田间在线监测已经可以物理实现了，但普遍存在监测不准确的问题。同时，土壤养分的田间原位、实时、在线监测目前在国内外还是空白。传统的土壤成分化学分析方法和光谱分析技术，均因过程复杂、周期长、成本高、实时性差而无法应用于农业物联网中，也很难推广应用于实际的农业生产中。现有的监测设备更无法实现土壤含水率和含氮量两个参量同时在线监测，如果采用两套设备分别进行两个参量的田间监测会导致成本提高而且影响农业生产的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种土壤含水率和含氮量监测方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中无法对土壤含水率和含氮量两个参量同时在线监测的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种土壤含水率和含氮量监测方法，包括：

测量待测土壤对应的电压值、电阻值和电容值；

将所述电压值、所述电阻值和所述电容值输入土壤含水率和含氮量预测模型，输出所述待测土壤对应的含水率和含氮量；

其中，所述土壤含水率和含氮量预测模型为，以监测到的土壤样本的电压值、电阻值和电容值为训练样本，以所述土壤样本对应的含水率和含氮量为训练标签进行训练得到。

可选地，所述方法还包括：

将采集得到的土壤进行烘干处理，得到土壤原始样本；

将不同特定含量的尿素与水混合配成溶液，分别与特定含水率和含氮量的所述土壤原始样本进行混合并搅拌均匀，配制成多组土壤待处理样本，并测定所述多组土壤待处理样本各自的含氮量；

将土壤水分测量传感器安装在所述土壤待处理样本中，对所述多组土壤待处理样本分别进行排空气处理，得到多组所述土壤样本；

对于多组土壤样本中的每一组，间隔固定时间测量所述土壤样本当前的电压值、电阻值、电容值和含水率，直至所述土壤样本的含水率下降至预设值。

可选地，所述间隔固定时间测量所述土壤样本当前的电压值、电阻值、电容值和含水率，包括：

对所述土壤样本称重，获取所述土壤样本当前的重量；

根据所述土壤样本当前的重量和对应的土壤原始样本的重量得到所述土壤样本当前的含水率；

使用土壤水分测量传感器，测量得到所述土壤样本在当前土壤的含水率条件下，所述土壤水分测量传感器的检测电路输出的电压值；