[发明专利]一种农业节水灌溉系统及控制方法

权利要求书

1.一种农业节水灌溉系统的控制方法，其特征在于，所述农业节水灌溉系统的控制方法包括通过灌溉面积确定模块利用遥感设备采集灌溉前和灌溉后的遥感影像确定灌溉面积；具体有：

(1)根据灌溉时间，分别选取灌溉前和灌溉后的遥感影像，并对选取的遥感影像进行数据预处理；

(2)布设地面标定点，收集标定点是否灌溉的信息；

(3)利用预处理后的灌溉前和灌溉后的遥感影像，分别计算灌溉前和灌溉后的修正垂直干旱指数MPDI；

(4)计算灌域内灌溉前和灌溉后的MPDI差值，结合标定点是否灌溉的信息，确定MPDI差异阈值；

(5)根据所述MPDI差异阈值，提取MPDI差值大于MPDI差异阈值的面积为灌域的实际灌溉面积；

(6)利用空间分辨率在预设值以上的遥感影像，识别灌域的种植结构；

(7)利用种植结构识别结果影像和实际灌溉面积提取结果影像融合，分析得到分作物种类的实际灌溉面积。

2.如权利要求1所述的农业节水灌溉系统的控制方法，其特征在于，所述农业节水灌溉系统的控制方法具体包括：

通过视频监控模块利用摄像头实时监控农田场景；

通过水分检测模块利用水分传感器实时检测土壤水分数据；

通过温度检测模块利用温度传感器实时检测农田环境温度数据；

主控模块通过灌溉面积确定模块利用遥感设备采集灌溉前和灌溉后的遥感影像确定灌溉面积；

通过需水量计算模块计算土壤需水量数据；

利用水泵抽取水源；

利用喷灌头向农田喷洒水；

通过报警模块利用报警器根据检测的异常水分、温度数据进行及时报警通知；通过显示模块利用显示器农业节水灌溉系统界面及采集的监控视频、水分、温度数据信息。

3.如权利要求1所述农业节水灌溉系统的控制方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

根据灌溉时间，选取灌溉开始之前最近日期和灌溉结束之后最近日期的遥感影像，所述遥感影像需有红光波段影像和近红外波段影像；

对选取的遥感影像进行数据预处理，根据获取到的遥感影像的级别，进行相应的大气校正、几何校正和配准处理；

根据灌域范围对处理后的遥感影像进行裁剪。

4.如权利要求1所述的农业节水灌溉系统的控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

根据土地利用类型、农作物类型、空间分布上的均匀性和调查的难易性布设地面标定点，位于耕地内的标定点不少于2个；

在灌溉结束之后，调查并记录标定点是否进行过灌溉；

所述需水量计算模块计算方法包括：

1)在田间布置一个或多个土壤水分传感器；

2)所述土壤水分传感器垂直分布并实时测量土壤含水量，以计算获取最大土壤地表渗水速率，和/或实际土壤地表渗水速率，和/或一次灌溉需水量灌溉数据；

所述土壤水分传感器适于在每6cm深度间隔布置一个水分感应器件，且采样速率设置在10分钟；

在垂直测量深度H范围内，水分感应器件分别对应n个测量点，即n＝1，2…N，N为水分传感组件对应的测量点数，且将n＝1定义为土壤表层测量点，并以10分钟时间间隔内进行数据扫描采集，获得土壤含水量，即土壤体积水分含量瞬时值SM_n_t；

所述在获得土壤体积水分含量瞬时值SM_n_t的基础上，建立土壤水分含量时间变化率SMD_n_t的计算方式，即

其中，ΔSM_n_t为在时间t、且时间间隔Δt时，测量点n处的土壤水分含量变化；

所述获取最大土壤地表渗水速率和实际土壤地表渗水速率的方法包括：

设定最大土壤地表渗水速率为SIR_max，即

其中，SMD_n_max为在确保土壤水分含量SM_n满足小于田间持水量FD_n条件，即SM_n<FD_n状态前提下，在测量点n处，通过获得的土壤水分最大变化率；m为可以观测到土壤水分有变化的最深测量点位置标号数；

设定实际土壤表面渗水速率为SIR_t，即

其中，SMD_n_t为在测量时间t，在确保土壤水分含量SM_n满足小于田间持水量FD_n条件，即SM_n<FD_n状态前提下，在测量点n处获得的土壤水分变化率；m_t为在测量时间t，观测到土壤水分有变化的最深测量点位置标号数。