智能阀门灌溉控制

    近年来有人尝试通过在田间埋设水分传感器对土壤含水量进行实时监测，同时根据土壤含水变化来指导灌溉，在一定程度上为智能水阀作物的水分管理提供了依据。但是，目前的土壤水分传感器多以点测量为主，而土壤含水量变化存在一定的空间变异性，布设传感器数量较少时，很难反应大面积田块的土壤水分含量真实状况，土壤水分传感器布设数量增大时，可以减少空间变异对土壤水分信息获取的影响，但在田间埋设土壤水分传感器在给农业机械化生产带来不便的同时也增加了农业生产成本。而且土壤质地、有机质含量、盐分含量的不同对土壤水分传感器精度有较大的影响。因此，现有技术中缺少高效地对智能水阀作物进行自动灌溉的控制方法。

    作物自动灌溉的控制，获取土壤计划湿润层的深度，根据土壤计划湿润层的深度进行土层划分；根据土壤水利特性参数、各个土层的初始含水量和智能水阀作物的复合作物系数获取各个土层的不同时刻的土壤含水量；根据智能水阀作物的面积获取智能水阀作物的复合根系分布指数；根据各个土层的土壤含水量和根系分布指数获取待灌溉区域的灌溉决策判断因子，当待灌溉区域的灌溉决策判断因子小于第一阈值时开始进行智能水阀作物的灌溉，当灌溉量达到目标灌水量时停止灌溉。本发明能够在准确获取智能下土壤水分信息的基础上，自动灌溉智能水阀作物，在保证作物高产的同时，实现水分利用效率的最大化。
    智能水阀是将两种或两种以上的作物按照不同的时期种植在同一田块的种植模式。对比单一作物种植，智能不仅能阶段性地充分利用光、热资源，更重要的是该种植能延长后季作物的生长时间，提高复种指数，从而提高年总产量。此外，智能种植还能改善单一种植在关键生育期对水分需求过于集中态势，从时间上对水资源的需求量进行合理配置。对于西北光热条件较好的地区来说，这一种植尤为适用。     智能水阀作为一种复合的种植，两种作物同时生长在同一田块中，其对水分的消耗也与单一种植有所区别，用常规的作物水分管理来指导灌溉势必无法根据作物实际水分需求对进行水资源匹配调度。通过在田间布设土壤含水量传感器监测土壤含水量代表性较差、成本昂贵且不准确致不能精准决策灌溉，且给机械耕种作业带来不便的问题。智能水阀作物自动灌溉的控制方法，土壤计划湿润层的深度，根据土壤计划湿润层的深度进行土层划分；根据土壤水利特性参数、各个土层的初始含水量和智能水阀作物的复合作物系数获取各个土层的不同时刻的土壤含水量；智能水阀作物的面积获取智能水阀作物的复合根系分布指数；各个土层的土壤含水量和根系分布指数获取待灌溉区域的灌溉决策判断因子，当待灌溉区域的灌溉决策判断因子小于第一阈值时开始进行智能水阀作物的灌溉，当灌溉量达到目标灌溉量时停止灌溉；土壤水利特性参数包括：田间持水量和饱和导水率。
    在获取各土层含水量前提下，即可根据待灌溉区域的土壤含水量计算得到判断是否需要灌溉的灌溉决策判断因子。需要指出的是，作物根系分布和土壤含水量分布规律往往存在较大的不一致性，由于在作物根系较多的表层对土壤中水分的吸收较多，故表层土壤的含水量往往小于深层土壤。而较深土壤层中，即便土壤含水量较高，作物根系也无法吸收足够的水分满足其蒸腾需要，若简单的对各土层的土壤含水量进行平均，不能真实反映作物受到的水分胁迫状况，故本发明根系各土层中作物根系所占的比例，通过加权平均的办法来计算待灌溉区域的土壤含水量。获取土壤计划湿润层的深度，根据土壤计划湿润层的深度进行土层划分，按照10cm-层分别测定60cm深度内的土壤水利特性参数(土壤饱和含水量、田间持水量和饱和导水率)及初始含水量，并获取各类作物的面积、株高和种植日期；
    进行不同时段内不同深度土壤含水量计算，根据作物根系分布情况进行待灌溉区域的土壤含水量计算，根据计算结果判断是否需要灌溉，当待灌溉区域的土壤含水量大于等于临界值时，不要进行灌溉，等下一个时段继续计算待灌溉区域的土壤含水量。当待灌溉区域的土壤含水量小于临界值时，则需要进行灌溉。开启首部闸门取水灌溉，用流量计统计渠道引水量，直至达到目标灌水量，关闭闸门。计算土壤水分再分布稳定后各土层的土壤含水量。准确获取智能下土壤水分信息的基础上，自动灌溉智能水阀作物，克服了现有的埋设传感器的局限，在保证作物高产的同时，实现水分利用效率的最大化。