一种智慧农业节水灌溉系统及方法与流程

本发明涉及农业节水灌溉，具体为一种智慧农业节水灌溉系统及方法。

背景技术：

1、随着经济的发展，农业用水日益紧缺。农业灌溉，主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业。农业灌溉方式一般可分为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌，在现有技术中，种植土地基本都是有高有低，整体面积坡度不够平整，使得部分灌溉水在渗入土壤根层之前流往下游的作物区域，喷灌区未得到应有的水量而下游区域水量过分充足，无法根据各农作物的缺水情况，对各区域农作物进行实际灌溉量进行确定，导致部分区域出现超额灌溉的情况。

2、为此我们提出一种智慧农业节水灌溉系统及方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种智慧农业节水灌溉系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧农业节水灌溉系统及方法，该方法包括以下步骤：

3、s1：对农业种植区域进行区域划分，得到目标监测区域，每个目标监测区域设有三种灌溉方式；

4、获取目标监测区域的土壤湿度，得到实际土壤湿度；判断实际土壤湿度是否满足标准阈值，若判断出实际土壤湿度满足标准阈值，则继续对目标监测区域进行监测；若判断出实际土壤湿度不满足标准阈值，则将目标监测区域记为异常监测区域；

5、s2：获取目标监测区域的灌溉指数的指标体系，基于目标监测区域的灌溉指数的指标体系构建灌溉指数模型，基于灌溉指数模型获取异常监测区域的灌溉指数；

6、获取异常监测区域的目标需水量指标体系，所述需水量指标至少包括灌溉前的土壤湿度值与土壤湿度标准阈值，基于目标需水量指标体系构建异常监测区域的需水量模型，基于需水量模型获取目标需水量；

7、s3：基于异常监测区域确定目标灌溉区域、相邻灌溉区域与独立异常区域，基于目标需水量确定目标灌溉区域、相邻灌溉区域与独立异常区域的目标灌溉量；

8、s4：获取与目标灌溉量对应的灌溉指数，基于灌溉指数对异常监测区域进行灌溉，得到灌溉结果。

9、通过采用上述技术方案，根据相邻的其他区域的地势选取对应的灌溉方式，例如微灌和滴灌，并判断相邻的喷灌区域对其他区域的影响，根据影响后的结果，重新监测该区域的土壤湿度，对相邻异常监测区域的灌溉指数进行调整，按照灌溉指数对异常监测区域进行灌溉，提高灌溉的准确性。

10、优选的，所述三种灌溉方式包括喷灌、混合灌溉与滴灌，且三个灌溉方式对应的工作压力依次降低。

11、优选的，所述获取异常监测区域的目标需水量指标体系，基于目标需水量指标体系构建异常监测区域的需水量模型，基于需水量模型获取目标需水量的步骤包括：

12、按照土地平整度对单个异常监测区域进行划分，得到坡度区域与平地区域；

13、对坡度区域进行划分，得到圆形坡度目标子区域，对平地区域进行划分，得到平地目标子区域；

14、根据关联函数计算异常监测区域的目标需水量；

15、其中，a表示异常监测区域的需水量，n表示圆形坡度目标子区域的数量，i表示各个圆形坡度目标子区域的编号，表示第i个圆形坡度目标子区域的土壤湿度标准阈值，表示第i个圆形坡度目标子区域灌溉前的土壤湿度值，ri表示第i个圆形坡度目标子区域的半径，d表示目标积水深度；

16、m表示平地目标子区域的数量，j表示各个平地目标子区域的编号，表示第j个平地目标子区域的土壤湿度标准阈值，表示第j个平地目标子区域灌溉前的土壤湿度值，lj表示第j个平地目标子区域的长度，wj表示第j个平地目标子区域的宽度，d表示目标积水深度。

17、优选的，所述获取目标监测区域的灌溉指数的指标体系，基于目标监测区域的灌溉指数的指标体系构建灌溉指数模型，基于灌溉指数模型获取异常监测区域的灌溉指数的步骤包括：

18、基于关联函数b＝(tp×pp)c1+(tw×pw)c2+(td×pd)c3计算异常监测区域的灌溉指数，每个灌溉指数对应一个目标灌溉量值；

19、其中，tp表示第一种灌溉方式灌溉的时长，pp表示第一种灌溉方式的工作压力，tw表示第二种灌溉方式灌溉的时长，pw表示第二种灌溉方式的工作压力，td表示第三种灌溉方式灌溉的时长，pd表示第三种灌溉方式的工作压力，c1、c2、c3、分别表示不同的比例因子且大于0。

20、优选的，所述基于异常监测区域确定目标灌溉区域和相邻灌溉区域的步骤包括：

21、统计所有异常监测区域，得到异常监测区域集；

22、对异常监测区域集中的异常监测区域进行分类，得到相邻异常区域集与独立异常区域集，所述相邻异常区域集包括至少两个相邻的异常监测区域；

23、基于相邻异常区域集统计所有相邻的异常监测区域的坡度最高值，基于坡度最高值降序对相邻异常区域集中的异常监测区域进行排序；

24、选取坡度最高值作为目标灌溉点，将坡度最高值所在区域记为目标灌溉区域；

25、基于相邻异常区域集提取与目标灌溉区域相邻的异常监测区域，记为相邻灌溉区域，所述相邻的方式包括直接相邻的方式与间接相邻的方式。

26、通过采用上述技术方案，通过将最高的坡度作为灌溉点，能够增加从一个灌溉点流失到相邻异常监测区域，从而提升灌溉效率。

27、优选的，所述基于目标需水量确定目标灌溉区域、相邻灌溉区域与独立异常区域的目标灌溉量的步骤包括：

28、将目标灌溉区域的目标需水量记为第一需水量，将相邻灌溉区域的目标需水量记为第二需水量；

29、基于第一需水量与第二需水量确定相邻异常区域集中各个异常监测区域的目标灌溉量，得到相邻目标灌溉量；

30、基于所述相邻目标灌溉量对相邻异常区域集中各个异常监测区域进行灌溉；

31、基于独立异常区域的目标需水量确定对应异常监测区域的目标灌溉量，得到独立目标灌溉量，基于所述独立目标灌溉量分别对各个独立异常区域进行灌溉。

32、优选的，所述基于第一需水量与第二需水量确定相邻异常区域集中各个异常监测区域的目标灌溉量，得到相邻目标灌溉量的步骤包括：

33、获取第一需水量与第二需水量，判断第一需水量是否满足第二需水量；

34、若判断出第一需水量不满足第二需水量，则将与相邻异常区域集中对应的异常监测区域的目标需水量作为目标灌溉量，得到相邻目标灌溉量；

35、若判断出第一需水量满足第二需水量，则基于关联函数计算目标灌溉区域的流失量，其中，v表示灌溉时水的流速，l表示目标灌溉区域的流失量，ls表示在目标灌溉区域的土壤湿度值达到标准阈值时的实际灌溉量；

36、基于关联函数c＝xx-l计算相邻灌溉区域对应的灌溉量，其中xx表示第二需水量，c表示相邻灌溉区域对应的灌溉量；将相邻灌溉区域对应的灌溉量作为相邻目标灌溉量。

37、通过采用上述技术方案，按照灌溉指数的灌溉方式对异常监测区域进行灌溉，按照不同的目标灌溉量选取不同的灌溉指数，从而确定不同的灌溉方式与灌溉时间，防止由于灌溉方式的工作压力过大，导致水资源过多的流向其他相邻区域的情况，节约水资源。

38、基于所述相邻目标灌溉量对相邻异常区域集中各个异常监测区域进行灌溉的步骤包括：

39、获取相邻异常区域的集中各个异常监测区域的相邻目标灌溉量；

40、基于相邻区域排序结果依次打开异常监测区域的排水口；

41、通过排水口将最大的坡度最高值所在的异常监测区域的积水依次排放至相邻异常区域集中的其他异常监测区域，直至其他异常监测区域的实际灌溉量达到与异常监测区域对应的相邻目标灌溉量。

42、一种智慧农业节水灌溉系统，应用于如上述任意一项所述智慧农业节水灌溉方法，其特征在于，包括：

43、区域划分模块，用于对农业种植区域进行区域划分，得到目标监测区域，每个目标监测区域设有三种灌溉方式；

44、异常判断模块，用于获取目标监测区域的土壤湿度，得到实际土壤湿度；判断实际土壤湿度是否满足标准阈值，若判断出实际土壤湿度满足标准阈值，则将目标监测区域记为异常监测区域；若判断出实际土壤湿度不满足标准阈值，则继续对目标监测区域进行监测；

45、模型构建模块，用于获取目标监测区域的灌溉指数的指标体系，基于目标监测区域的灌溉指数的指标体系构建灌溉指数模型，基于灌溉指数模型获取异常监测区域的灌溉指数；获取异常监测区域的目标需水量指标体系，所述需水量指标至少包括灌溉前的土壤湿度值与土壤湿度标准阈值，基于目标需水量指标体系构建异常监测区域的需水量模型，基于需水量模型获取目标需水量；

46、灌溉量确定模块，用于基于异常监测区域确定目标灌溉区域、相邻灌溉区域与独立异常区域，基于目标需水量确定目标灌溉区域、相邻灌溉区域与独立异常区域的目标灌溉量；

47、灌溉模块，用于获取与目标灌溉量对应的灌溉指数，基于灌溉指数对异常监测区域进行灌溉，得到灌溉结果。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

49、1.根据相邻的其他区域的地势选取对应的灌溉方式，例如微灌和滴灌，并判断相邻的喷灌区域对其他区域的影响，根据影响后的结果，重新监测该区域的土壤湿度，对相邻异常监测区域的灌溉指数进行调整，按照灌溉指数对异常监测区域进行灌溉，提高灌溉的准确性；

50、2.按照灌溉指数的灌溉方式对异常监测区域进行灌溉，按照不同的目标灌溉量选取不同的灌溉指数，从而确定不同的灌溉方式与灌溉时间，防止由于灌溉方式的工作压力过大，导致水资源过多的流向其他相邻区域的情况，节约水资源。