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原文传递一种基于物联网的土壤水分动态监测系统及方法

专利名称：	一种基于物联网的土壤水分动态监测系统及方法
摘要：	本发明公开了一种基于物联网的土壤水分动态监测系统及方法，具体涉及动态监测技术领域。土壤水分动态监测系统的数据采集模块采集土壤水分状态信息，将采集的数据发送到数据分析模块；数据分析模块将采集的数据参数建立需要灌溉的评估系数，将需要灌溉的评估系数与阈值对比后确定土壤是否需要灌溉；决策处理模块接收到需要灌溉的信号后，采集环境数据信息，建立执行灌溉的评估系数，将执行灌溉的评估系数与阈值对比后确定执行灌溉的方式；控制模块接收到决策处理模块发送的灌溉信号后，控制系统进行灌溉作业。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国标准化研究院
发明人：	席兴军;谢丽华;兰韬;燕艳华;郭佳伟;孟玲玲
专利状态：	有效
申请日期：	2023-09-26T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-03T00:00:00+0800
申请号：	CN202311244146.6
公开号：	CN116990490A
代理机构：	成都宏田知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	邓辉
分类号：	G01N33/24;G01N27/04;G01N27/22;A01G25/16;G06F17/10;G;A;G01;A01;G06;G01N;A01G;G06F;G01N33;G01N27;A01G25;G06F17;G01N33/24;G01N27/04;G01N27/22;A01G25/16;G06F17/10
申请人地址：	100191 北京市海淀区知春路4号
主权项：	1.一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：数据采集模块采集土壤水分状态信息，将采集的数据发送到数据分析模块；步骤S2：数据分析模块将采集的数据参数建立需要灌溉的评估系数，将需要灌溉的评估系数与阈值对比后确定土壤是否需要灌溉；步骤S3：决策处理模块接收到需要灌溉的信号后，采集环境数据信息，建立执行灌溉的评估系数，将执行灌溉的评估系数与阈值对比后确定执行灌溉的方式；步骤S4：控制模块接收到决策处理模块发送的灌溉信号后，控制系统进行灌溉作业。 2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：获取水分胁迫指数，具体公式为：；其中，/>表示为水分胁迫指数，/>表示为有效土壤含水量，/>表示为作物蒸腾蒸发量，/>、分别为有效土壤含水量和作物蒸腾蒸发量的比例系数，且/>、/>均大于0；有效土壤含水量的获取逻辑为：土壤湿度传感器测量土壤的饱和状态和土壤中实时的水分含量；计算有效土壤含水量，公式为：有效土壤含水量=土壤当前含水量/土壤饱和含水量；通过测量大气中的湿度差和温度差，估算蒸腾蒸发量与地表蒸发的比率，然后将地表蒸发量转化为作物蒸腾蒸发量。 3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：获得水分胁迫指数以及降水量后，将水分胁迫指数以及降水量通过公式建立需要灌溉的评估系数，表达式为：；式中，/>为需要灌溉的评估系数，/>为水分胁迫指数，/>为降水量，a1、a2分别为水分胁迫指数以及降水量的比例系数，且a1、a2均大于0。 4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：获取需要灌溉的评估系数后，需要灌溉的评估系数/>的阈值为/>，将需要灌溉的评估系数与需要灌溉的评估系数的阈值/>进行对比：若需要灌溉的评估系数需要灌溉的评估系数的阈值/>，则不向决策处理模块发送灌溉信号；若需要灌溉的评估系数需要灌溉的评估系数的阈值/>，则向决策处理模块发送灌溉信号。 5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：计算水分利用效率的公式为：；其中，/>表示为水分利用效率，/>表示为所需灌溉水量，/>表示为叶面积指数，/>、/>分别为所需灌溉水量、叶面积指数的比例系数，且、/>均大于0；所需的灌溉水量可以通过以下公式计算：所需灌溉水量 = （作物蒸腾蒸发量-有效降水量） / 作物系数；叶面积指数的获取逻辑为：随机选择一些植株，从每个植株上选择几片叶子，然后测量这些叶子的长度和宽度；将每片叶子的面积相加，得到测量的植株的总叶片面积；在同一片地面区域内测量叶片覆盖的地面面积；将总叶片面积除以覆盖叶面的地面面积，得到叶面积指数，公式为：叶面积指数= 总叶片面积 / 覆盖叶面的地面面积。 6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：通过采集到的水分利用效率以及温度建立执行灌溉的评估系数，公式为：；式中，/>表示为执行灌溉的评估系数，/>表示为水分利用效率，/>表示为温度，b1、b2分别为水分利用效率以及温度的比例系数，且b1、b2均大于0。 7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：获取执行灌溉的评估系数后，执行灌溉的评估系数的阈值为/>，将执行灌溉的评估系数与执行灌溉的评估系数的阈值/>进行对比：若执行灌溉的评估系数执行灌溉的评估系数的阈值/>，则向控制模块发送执行喷洒灌溉信号；若执行灌溉的评估系数执行灌溉的评估系数的阈值/>，则向控制模块发送执行滴灌灌溉信号。 8.一种基于物联网的土壤水分动态监测系统，用于实现权利要求1-7任一项所述的一种基于物联网的土壤水分动态监测方法，其特征在于：土壤水分动态监测系统包括数据采集模块、数据分析模块、决策处理模块以及控制模块；数据采集模块采集土壤水分状态信息，将采集的数据发送到数据分析模块；数据分析模块将采集的数据参数建立需要灌溉的评估系数，将需要灌溉的评估系数与阈值对比后确定土壤是否需要灌溉；决策处理模块接收到需要灌溉的信号后，采集环境数据信息，建立执行灌溉的评估系数，将执行灌溉的评估系数与阈值对比后确定执行灌溉的方式；控制模块接收到决策处理模块发送的灌溉信号后，控制系统进行灌溉作业。
所属类别：	发明专利