我國茶葉種植面積超過300萬公頃,全國茶葉產量260多萬噸,占全球茶葉產量的近50%,產值超過2000億。中國已經穩坐世界茶葉種植面積和產量的頭把交椅,已成為世界頭號產茶大國。茶葉種植主要分布貴州、湖北、陜西、四川等南方濕潤地區,由于降雨量大、土壤黏重、地下水位高、排水困難。特別是近年來茶葉種植面積發展迅速,很多茶園是在稻田的基礎上改建,存在嚴重的漬水障礙,排水問題突出。由于全球氣候變化的原因,季節性干旱時有發生,尤其是春旱的發生,面積大,時間長,嚴重制約了茶產業的發展。另外茶樹經過春、夏、秋三個季節的生長和采摘,樹體已消耗了大量的養分,行間土壤也變得很板結,制約茶樹根系的生長發育,土壤的通透性差,嚴重影響了茶樹的生機。
由于茶葉種植生產是傳統的作業模式,現代化程度低,勞動強度大,缺乏精準生產的相關研究,茶葉生長特征、產量與品質指標,與環控數據、水肥需求數據缺乏系統融合分析,管理準則不夠精準,大數據平臺建設不夠完善,難以形成精準反饋調節系統,有礙于茶葉生產的精準化管理。
茶葉精準化智能灌溉排水系統,包括:田間灌排合一機構,所述田間灌排合一機構埋設于土壤內部;所述田間灌排合一機構包括多孔管道以及包裹于所述多孔管道外部的無紡布層;經由所述多孔管道的底部設置有與所述多孔管道內部導通的排水管以及灌溉進液管;所述排水管以及所述灌溉進液管上分別連接有第一電磁閥以及第二電磁閥;傳感器機構,所述傳感器機構用于獲取茶樹生長環境數據;控制傳輸機構,所述控制傳輸機構分別與所述第一電磁閥、所述第二電磁閥以及所述傳感器機構可通信相連;處理器機構,所述處理器機構與所述控制傳輸機構可通信相連;所述處理器機構用于根據接收到的所述茶樹生長環境數據生成第一控制指令并發送給所述控制傳輸機構,以便所述控制傳輸機構根據所述第一控制指令控制所述第一電磁閥以及所述第二電磁閥的工作狀態。
傳感器機構包括土壤水分傳感器、二氧化碳傳感器、PH值傳感器、EC值傳感器、小型氣象站。灌溉進液管與水泵相連,所述水泵與所述控制傳輸機構可通信相連。控制傳輸機構通過無線通信模塊實現與所述第一電磁閥、所述第二電磁閥、所述傳感器機構、所述處理器機構以及所述水泵的可通信相連。處理器機構還用于執行以下操作:接收用戶輸入的茶樹生長數據;茶樹生長數據建立茶樹生長規律性數學模型;茶樹生長規律性數學模型生成第二控制指令,并將所述第二控制指令發送至所述控制傳輸機構,以便所述控制傳輸機構根據所述第二控制指令控制所述第一電磁閥、所述第二電磁閥以及所述水泵的工作狀態。終端顯示監控結構,所述終端顯示監控機構與所述處理器機構可通信相連。終端顯示監控結構連接有圖像獲取設備,所述圖像獲取設備用于獲取茶葉生長表型特征。
茶葉精準化智能灌溉排水系統,在一種實現方式下,該系統可以包括田間灌排合一機構,所述田間灌排合一機構埋設于土壤內部;所述田間灌排合一機構包括多孔管道以及包裹于所述多孔管道外部的無紡布層;經由所述多孔管道的底部設置有與所述多孔管道內部導通的排水管以及灌溉進液管;所述排水管以及所述灌溉進液管上分別連接有第一電磁閥以及第二電磁閥;傳感器機構,所述傳感器機構用于獲取茶樹生長環境數據;控制傳輸機構,所述控制傳輸機構分別與所述第一電磁閥、所述第二電磁閥以及所述傳感器機構可通信相連;處理器機構,所述處理器機構與所述控制傳輸機構可通信相連;所述處理器機構用于根據接收到的所述茶樹生長環境數據生成第一控制指令并發送給所述控制傳輸機構,以便所述控制傳輸機構根據所述第一控制指令控制所述第一電磁閥以及所述第二電磁閥的工作狀態。本申請提供的茶葉精準化智能灌溉排水系統,將有效的灌排系統和水肥一體化系統集成,結合現代信息技術和自動控制技術,構建精準化智能灌溉排水系統,可以顯著地降低茶園的生產及管理運行成本,是茶產業可持續發展的保障和動力源。