目前,在實際生產中的作物灌溉主要采取三種方法實現自動控制:一種方法是根據時間間隔進行自動灌溉,即設定每天開始灌溉的時刻和灌溉時長,控制系統根據內置時鐘實現灌溉閥門的自動開啟和關閉;另一種方法是根據土壤含水量實現自動灌溉,即利用土壤含水量傳感器實時監測灌溉區域某一點的土壤含水量,設置土壤含水量最高和最低閾值,當土壤含水量低于設定最低閾值時,控制系統自動開啟灌溉閥門,當土壤含水量高于設定最高閾值時,控制系統自動關閉灌溉閥門;第三種方法是根據公式計算參照作物需水量來計算實際作物需水量,根據計算得到的作物日需水量,向灌溉區實施等同于作物日需水量的灌溉水量,每天灌溉一次。上述三種自動灌溉方法都存在其自身的缺陷。第一種方法,其根據時間間隔實現自動灌溉的控制,不能根據作物的實際需求進行灌溉,僅能根據人為經驗實現灌溉,往往是過度灌溉,水的利用率最低;第二種方法,其根據土壤含水量實現自動灌溉的控制,由于土壤含水量傳感器缺乏合理有效的標定方法,使測量出來的數值往往與實際情況差異較大;第三種方法,其根據公式計算參照作物需水量來計算實際作物需水量,參照作物需水量是指高度一致、生長旺盛、地面完全覆蓋、土壤水分充足的綠草地(8-15cm高)的蒸發蒸騰量,一般是指在這種條件下的苜蓿草的需水量,因為這種參照作物需水量主要受氣象條件的影響,氣象信息受制于傳感器的準確性,并且該方法沒有考慮土質對作物需水量的影響,計算出來的作物需水量與實際情況也有較大的偏差。
基于作物需水量測量的自動灌溉控制方法,其包括以下步驟:在待灌溉區選擇灌溉單元,并通過安裝需水量測量裝置將灌溉單元內作物與周邊作物隔離;將總供水裝置和自動灌溉裝置分別與需水量測量裝置連接;對需水量測量裝置注水;對單位面積作物進行需水量測量,記錄測量數據并計算單位面積作物的需水量;根據計算結果和待灌溉區的總面積計算待灌溉區的總需水量。此外,本發明還同時公開了實現上述自動灌溉控制方法的一種控制系統。本發明通過對不同土質上生長的不同作物在不同生長時期下保持一定田間持水量的作物實際需水量的測量,經過智能決策后,控制灌溉閥門的自動開啟和關閉,能夠獲得田間灌溉水的高利用率。
作物需水量測量的自動灌溉控制方法,同時提供了一種實現上述自動灌溉控制方法的自動灌溉控制系統。本發明通過對不同土質上生長的不同作物在不同生長時期下保持一定田間持水量的作物實際需水量的實際測量,經過智能決策后,控制灌溉閥門的自動開啟和關閉,能夠獲得田間灌溉水的高利用率。
在待灌溉區選擇一個單位面積的作物區作為灌溉單元,將用于測量實際田間需水量的需水量測量裝置安裝于所述灌溉單元附近并將其內作物與周邊作物隔離;將總供水裝置和用于自動控制田間灌溉的自動灌溉裝置分別與需水量測量裝置連接,組成自動灌溉控制系統;檢查并預調試整個自動灌溉控制系統,無誤后開始對需水量測量裝置注水,待達到預定注水量后,停止注水;開啟需水量測量裝置,對單位面積作物進行需水量測量,記錄測量數據并計算所述單位面積作物的需水量;根據計算結果和待灌溉區的總面積計算待灌溉區的總需水量,從而完成整個灌溉區的灌溉。需水量測量裝置包括:供水單元;與供水單元連接的儲水單元和田間持水量控制單元;與儲水單元連接的灌溉單元;以及分別安裝在供水單元上和灌溉單元上用于控制注水和灌溉的控制組件。儲水單元包括:儲水桶;安裝在儲水桶頂部的電球閥;以及分別安裝在儲水桶上的第一液位開關和第二液位開關;其中所述第一液位開關位于所述第二液位開關上部。灌溉單元包括:灌溉盤供水管;填埋于作物根部附近的灌溉盤;兩端分別與灌溉盤供水管和灌溉盤連接的連接軟管;以及用于將灌溉盤所灌溉作物與周圍作物隔離開的隔離箱;其中所述灌溉盤供水管一端與所述儲水單元的儲水桶底部連接。測量單元總供水管;分別與需水量測量單元總供水管連接的連接管和儲水桶供水管;其中所述需水量測量單元總供水管、連接管和儲水桶供水管通過第一三通接頭彼此相連;所述儲水桶供水管與所述儲水單元的儲水桶底部連接。所述田間持水量控制單元包括:田間持水量控制管;與田間持水量控制管連接的導氣管;分別與田間持水量控制管和導氣管連接的出水管;與田間持水量控制管連接的第一手動閥門;以及分別設置在導氣管和出水管上的第二手動閥門和第三手動閥門;其中所述田間持水量控制管頂部通過第二三通接頭與所述供水單元的連接管和所述第一手動閥門連接;所述所述田間持水量控制管底部通過第三三通接頭與所述導氣管和所述出水管連接??刂平M件包括:安裝在所述供水單元的需水量測量單元總供水管上的第一電磁閥;以及安裝在所述灌溉單元的灌溉盤供水管上的第二電磁閥。需水量測量裝置還包括:安裝在外圍的防潮保護箱;以及安裝在防潮保護箱外頂部的雨量傳感器。自動灌溉裝置包括:與所述供水裝置連接的灌溉總管;與灌溉總管連接的滴灌帶;分別安裝在灌溉總管上的流量計和第三電磁閥;以及安裝在所述需水量測量裝置上用于接收各傳感信號并自動控制各閥門開閉的自動控制器。總供水裝置包括:總供水閥門,其通過第四三通接頭與所述需水量測量裝置的需水量測量單元總供水管和所述自動灌溉裝置的灌溉總管連接??偣┧b置連接的用于測量實際田間需水量的需水量測量裝置;以及分別與總供水裝置和需水量測量裝置連接的用于自動控制田間灌溉的自動灌溉裝置;其中所述需水量測量裝置包括:供水單元;與供水單元連接的儲水單元和田間持水量控制單元;與儲水單元連接的灌溉單元;分別安裝在供水單元上和灌溉單元上用于控制注水和灌溉的控制組件;安裝在外圍的防潮保護箱;以及安裝在防潮保護箱外頂部的雨量傳感器。