基于天气实测数据和土壤水分传感器进行控制决策的优缺点

土壤水分传感器具有精度高,响应快,输出……

基于天气实测数据和土壤水分传感器进行控制决策的优缺点
发布者:精讯上传时间:2022 年 11 月 10 日
背景:

根据目前智慧灌溉的发展水平,存在着两种灌溉的决策方式,就是天气数值实测数据和土壤水分传感器两种方式为主。灌溉决策的重要因素是什么时间灌水,灌多少水的问题。无论哪种决策方式都有其优点和缺点,需要权衡哪种方法更好。

1. 对于来自数值传感器的气象数据进行决策,它的优点是能够采用一个站点数据就能代表周边方圆5km内的气象数据相对真实性。因为5km以内的气象因素变化不大,而且从平均值来说是有一定的代表性,那么用这个数值来进行模拟计算和决策都是非常方便和可行的。

土壤水分传感器

同时根据目前我们的传感器发展水平,气象数据的采集和数据的获取非常方便的。

它唯一的不方便的地方就是,如果要预测天气情况需要很强大的分析计算能力,才能判断出作物未来的耗水量情况,也就是预报的ET值是通过需要后台计算完成的。

2. 采用土壤水分传感器的决策模式,其数据依赖于土壤水分传感器安装时周边土壤状况,它是以一个点的数值来代表一个区域的数值,需要进行一些空间数值插值分析和清洗。

它的缺点是用一个点的数值来代替一个区域的数值,不能完全代表一些有不均匀土壤质地和土壤结构的地块。如果需要更精确的代表地块的土壤水分含量状况,需要布设相对多的传感器。

如果加上土壤水分传感器的安装地点的土质常常是不均匀的,或者是不规则的,那么土壤水分传感器很难正确反应出当地的土壤水分含量状况。

利用土壤水分传感器进行灌溉决策

目前常用的是设置土壤水分含量的上限和下限,根据这个土壤水分含量的上限和下限可以驱动灌溉控制器进行灌溉,但是需要假定灌溉的时间段内,水分传感器位置点上,没有其它的引起土壤水分变化的干扰。这种灌溉方式适合于土壤质地均匀,面积比较小的,灌区水源有保障或充足的农业灌溉的情况。它需要有一个灌溉周期,这个周期就是我们所谓的从灌到土壤含水量的上限以后,让作物自然耗掉土壤的水,一直到下限(补偿点),在启动下一轮的灌水的时间长度。

智慧灌溉
利用天气数据进行灌溉决策

对于现场有天气气象站的的灌溉区域,这种方式比较容易实现。同时这种方式对于没有灌溉气象站的区域,也可以用相邻的公共气象站数据,或者用我们的地球气象卫星的数据经过空间上插值计算得到。因此它数据获取的成本比较低,也比较容易推广。

它的灌溉决策是通过计算作物的耗水量,也就作物的ET值来进行灌溉决策的,那么它的灌溉方式可以一天灌一次,也可以根据作物的水分消耗累积的量进行补水灌溉,它是通过后台计算来决定灌水的下限和灌水的补偿起止点的。

如果采用一天灌一次的方式,那么它的灌溉起始点都不需要计算,灌水周期也不需要计算,它只是根据每天作物的耗水量进行灌溉,满足所灌的水量能够补充前一天的作物耗水量就行了。

只要水源的来水量和农艺上允许,用一天灌一次的办法,能够把作物的土壤水分保持在适合于作物生长的含水量,那么土壤供给的作物的营养和水分都能够得到更好的吸收。

当然采用轮灌周期的办法也是可以实现的,这个时候只要把从上次灌水以来,前几天的作物的耗水量进行累积计算,然后统一用开始达到下限的时间点(如田间持水量的70%)时作物总共消耗掉的水量进行补充灌水,也就是补充的量是前些天作物耗掉的水的量大小就行了。当然了,如果要推断未来的灌溉制度,要推断未来作物的产量,这些是今后才发生的情况,采用气象数据进行分析,比土壤含水量的数据来的更科学,也更准确。

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