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专利号: 2018100218989
申请人: 常州泽惠天地环境科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种判别方法,其特征在于,包括:

在田间布置一个或多个土壤水分传感器;

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。

2.根据权利要求1所述的判别方法,其特征在于,所述土壤水分传感器适于在每5-10cm深度间隔布置一个水分感应器件,且采样速率设置在5–20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

5-20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。

3.根据权利要求2所述的判别方法,其特征在于,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。

4.根据权利要求3所述的判别方法,其特征在于,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

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

5.根据权利要求4所述的判别方法,其特征在于,设定一次灌溉需水量为SIU,即

SIU=667×rd×(SM_target-SM_ts_avg);

其中,SM_target为根据灌区内种植植物需水特性,预先设定的目标灌溉土壤水分含量;SM_ts_avg为平均土壤水分含量;以及rd为灌溉深度。

6.根据权利要求4所述的判别方法,其特征在于,最大土壤地表渗水速率SIR_max的计算方法包括:步骤S11,以边界线数学处理方式获取土壤饱和水分含量的垂直分布,即以土壤水分含量SM为横坐标,且测量点垂直分布深度h为纵坐标作散点图,在散点图右侧构建起一条适于表示土壤饱和水分含量的垂直分布边界线,并对在该垂直分布边界线上所有边界点对应的土壤水分含量SM_n值求平均以获得土壤饱和水分边界平均线;

步骤S12,依据土壤饱和水分边界平均线,计算获取田间持水量线FC_n,即FC_n=b%*SM_n_SA;

其中,常量b值的取值范围可以在75-85之间;

步骤S13,再一次处理采集的土壤分层水分含量SM_n数据集,抛弃所有SM_n>FC_n的数据点;

步骤S14 ,对 保留的符合SM_ n

步骤S15,以边界线数学处理方式获取土壤水分含量最大时间变化率SMD_n_max的垂直分布,即以土壤水分含量时间变化率SMD_n_t为横坐标,测量点垂直分布深度h为纵坐标作散点图,随着数据点的累积,高值的SMD_n_t数据点逐渐积累,由一系列最大值点SMD_n_max在散点图构建起一条边界线,以表示分层土壤水分含量最大时间变化率的垂直分布线;

步骤S16,确定分层土壤水分含量最大时间变化率SMD_n_max的加和区间;寻找SMD_n_max>0条件下的最深测量点m值,进而确定SMD_n_max的加和区间;

步骤S17,依据公式 计算出被监测土壤的最大土壤表面渗水速率SIR_max。

7.根据权利要求6所述的判别方法,其特征在于,实际土壤表面渗水速率SIR_t的计算方法包括:步骤S21,在时间点t,计算出土壤水分含量时间变化率SMD_n_t;

步骤S22,确定分层土壤水分含量时间变化率SMD_n_t的加和区间,寻找SMD_n_t>0条件下的最深测量点m_t值,进而确定SMD_n_t的加和区间;

步骤S23,依据公式 计算出被监测土壤的实时土壤表面渗水速率SIR_t。

8.根据权利要求7所述的判别方法,其特征在于,一次灌溉需水量SIU的计算方法包括:

步骤S31,获得田间持水量的垂直分布FC_n线;

步骤S32,根据灌区内种植植物需水特性,预先设定目标灌溉土壤水分含量SM_target,设定x为域内种植植物需水特性相关的系数,则SM_target=x·FC_n;

步骤S33,在灌溉开始时间点ts,针对设定的灌溉深度范围内m个测量点,依据个点的土壤水分含量SM_n,计算出平均土壤水分含量SM_ts_avg,即步骤S34,通过获得的SM_target和SM_ts_avg,计算出一次灌溉量基数SIU,即SIU=667×rd×(SM_target-SM_ts_avg)。

9.一种智能灌溉系统,其特征在于,包括:

至少一个土壤水分传感器,以及与土壤水分传感器相连的服务器;

所述土壤水分传感器垂直分布并实时测量土壤含水量;

所述服务器适于根据土壤含水量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/或一次灌溉需水量数据。

10.根据权利要求9所述的智能灌溉系统,其特征在于,所述土壤水分传感器适于在每5-10cm深度间隔设置一个水分感应器件,且采样速率设置在5–20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

5-20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。