本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，尤其涉及一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是世界上13個(gè)最缺水的國(guó)家之一，水資源總量約為28100億立方米，僅占世界總量的6％，人均水資源量約2200立方米，僅為世界平均值的1/4，而且水資源的時(shí)空分布極為不勻。作為用水大戶的農(nóng)業(yè)，其用水量占到總水量的62％，但用水效率極低，僅為0.48，與發(fā)達(dá)國(guó)家0.7-0.8的用水效率有著較大的差距。

現(xiàn)有植物灌溉方法，從用管送水灌溉角度上講，通常采用兩種方法灌溉：一種是人工拿著水管接通水源對(duì)植物實(shí)施灌溉；另一種是用水管接上水源通過(guò)灌溉噴頭、滴頭等對(duì)植物進(jìn)行節(jié)水灌溉。前一種灌溉方法非常麻煩是明顯的，而后一種灌溉又分為工人控制灌溉和自動(dòng)控制灌溉。目前工人控制灌溉用的比較多，需要人打理，且由于人為因素往往影響節(jié)水灌溉效果，因而自動(dòng)化、智能化灌溉是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、園林節(jié)水灌溉主要的發(fā)展方向。

早在2001年，申請(qǐng)人針對(duì)植物灌溉，提出了利用太陽(yáng)能為動(dòng)力，對(duì)植物澆水進(jìn)行自動(dòng)灌溉，發(fā)明了植物澆水太陽(yáng)能自動(dòng)控制器(ZL01266948.2)和植物澆水用全自動(dòng)控制器(ZL01266763.3)，利用太陽(yáng)能為動(dòng)力，借助小功率的太陽(yáng)能面板，解決了自動(dòng)控制的灌溉需外加市電的問題，隨后，不少學(xué)者和研究者也相繼進(jìn)行了相關(guān)的研究。

然而，現(xiàn)有自動(dòng)控制灌溉技術(shù)，包括申請(qǐng)者過(guò)去的專利技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)存在難以解決的問題：

(1)采用濕度傳感器進(jìn)行以濕度控制為主的灌溉難以全面地反映土壤的濕度狀況并且科學(xué)合理性和經(jīng)濟(jì)性差。①由于土壤濕度的分布的不均勻性，這種濕度的不均勻性不僅表現(xiàn)為二維平面的不均勻性，而且表現(xiàn)在三維土壤深度的不均勻性，因而對(duì)濕度的采集往往很難有代表性，如果在大面積土壤范圍內(nèi)和不同深度范圍內(nèi)，大量采用多點(diǎn)濕度檢測(cè)，將大大增加灌溉成本，也不利于灌溉植物的松土、栽培等打理，這無(wú)疑不現(xiàn)實(shí)；②不同的植物在不同的生長(zhǎng)期對(duì)土壤濕度要求也是不一樣的，而且恒定的土壤濕度也未必對(duì)植物有利；③由于野外土壤環(huán)境對(duì)濕度傳感器性能要求較高，因而目前普遍使用的傳感器價(jià)格也很昂貴，也使灌溉成本大大增加。這樣，單純用濕度控制灌溉既不科學(xué)合理也不經(jīng)濟(jì)。

(2)濕度傳感器進(jìn)行以濕度控制為主的灌溉往往不一定節(jié)水。這是因?yàn)椋阂环矫?，為了防止植物、作物的旱死，通常將濕度傳感器淺埋，而淺埋的往往會(huì)導(dǎo)致頻繁的灌溉，這是因?yàn)橥寥罌]有灌溉透，灌溉的水大部分保持在土壤的表層，因而土壤表層容易干而啟動(dòng)灌溉，同時(shí)一旦灌溉后土壤表面干燥層淺又很容易濕，則灌溉又會(huì)很快停止，造成土壤表層含水量較少易于干燥，尤其是在日光強(qiáng)度大、氣溫高、地勢(shì)較高或者風(fēng)力大、氣候干燥的情況下，由于土壤的保水性差，水分是容易揮發(fā)喪失的，例如，在炎熱的夏季土壤施以噴灌，實(shí)驗(yàn)表明，如果土壤表面僅噴灑少量的水，由于高溫效應(yīng)，水分很快就被蒸發(fā)而導(dǎo)致土壤很快干燥，然后反復(fù)噴灑，水分反復(fù)蒸發(fā)喪失，表面上看每一次灌溉的用水量少了，似乎節(jié)了水，但是由于灌溉的頻繁進(jìn)行，又會(huì)導(dǎo)致水的浪費(fèi)，則達(dá)不到節(jié)水效果；另一方面，為了防止頻繁的灌溉，則需要把濕度傳感器深埋，而深埋又可能導(dǎo)致土壤久旱才灌溉，一旦深埋深度掌握不好，還可能導(dǎo)致植物、作物旱死，同時(shí)由于土壤和植物及作物的多樣性、復(fù)雜性，土壤表面的水滲透到深埋的傳感器往往需要較長(zhǎng)的時(shí)間，其結(jié)果導(dǎo)致土壤層上面的水多、下面的水少，雖然土壤深層的含水率合理，可是土壤表層的含水率過(guò)多而又浪費(fèi)水。

(3)采用濕度傳感器進(jìn)行以濕度控制為主的灌溉，在實(shí)施輪灌時(shí)，使用起來(lái)不方便，這具體表現(xiàn)在：①往往需要通過(guò)一臺(tái)控制器控制多個(gè)電磁閥，這勢(shì)必給埋布線帶來(lái)諸多不便，例如電磁閥之間的距離太遠(yuǎn)，或者有道路、溝道、水泥板、石頭塊等障礙等，在這些場(chǎng)合都不方便拉線連接電磁閥，并且還會(huì)增加工程造價(jià)成本，而如果把電磁閥進(jìn)行短距離地集中控制，則又可能導(dǎo)致分管路線過(guò)長(zhǎng)，增加成本，同時(shí)分管口徑小，致使水壓損失大，造成能源浪費(fèi)；②如果采用傳統(tǒng)的單純濕度控制器控制來(lái)分別一個(gè)一個(gè)地控制每個(gè)電磁閥來(lái)實(shí)施輪灌，由于濕度傳感器則需要給每個(gè)控制器設(shè)置不同的濕度閾值，這就意味為了實(shí)現(xiàn)輪灌而人為造成每個(gè)輪灌區(qū)的灌水量和濕度不一樣，也不管植物、作物的實(shí)際用水的需求，尤其是對(duì)大片相同的植物、作物，這樣的灌溉方式顯然不夠科學(xué)。

(4)采用定時(shí)灌溉，把時(shí)間作為一種等周期的變化規(guī)律來(lái)處理(如采用周期性定時(shí)灌溉)，顯然，這種灌溉比較粗放和不夠科學(xué)。一方面，這種灌溉模式過(guò)于固定，不能滿足植物、作物在不同生長(zhǎng)期對(duì)水需求變化的要求，另一方面，往往在陰天或下雨天不需要灌溉時(shí)，會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤地灌溉而浪費(fèi)水資源。

(5)采用雨量傳感器與定時(shí)相結(jié)合的灌溉，通過(guò)雨量傳感器判斷天晴和下雨，來(lái)分別執(zhí)行預(yù)先編好灌溉程序，固然比定時(shí)灌溉先進(jìn)，但是，由于雨后的氣候的變化的不確定性，例如，雨后可能是陰天，也可能是晴天，還可能是半陰半晴，即便是純粹的陰天和晴天，日照的強(qiáng)度和時(shí)間，以及風(fēng)力大小、大氣的壓力與干濕程度，還有環(huán)境溫度的高低、地勢(shì)的高低、光線的遮擋、植物各個(gè)生長(zhǎng)期對(duì)水的吸收與蒸發(fā)等都會(huì)影響土壤的濕度。因此，這種預(yù)先編好灌溉程序式的灌溉，不能適應(yīng)各種環(huán)境和土壤以及植物、作物生長(zhǎng)變化而帶來(lái)的變化，難以適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與園林智能精準(zhǔn)節(jié)水灌溉的要求。

(6)沒有引入干深度的概念(即土壤干燥層的深度)，難以控制三維土壤的干濕狀態(tài)，僅僅是考慮對(duì)土壤某點(diǎn)濕度參數(shù)或土壤含水率的閾值控制。實(shí)事上，還應(yīng)有個(gè)深度的概念，即應(yīng)考慮不同特點(diǎn)的植物、作物在不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤干有多深、濕有多透的要求，尤其是對(duì)干有多深和多久，沒有結(jié)合土壤深度的概念提出一個(gè)控制閾值，因而更談不上根據(jù)不同特點(diǎn)的植物、作物在不同生長(zhǎng)期并結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)和專家的灌溉知識(shí)進(jìn)行科學(xué)地節(jié)水灌溉。

(7)沒引入時(shí)域的概念，沒有考慮灌溉的時(shí)域性，即沒有把時(shí)間作為一個(gè)基本變量范圍來(lái)考慮，也沒有針對(duì)不同特點(diǎn)的植物、作物在不同生長(zhǎng)期的水分脅迫(缺水)時(shí)間與灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行同時(shí)考慮，僅僅控制土壤的含水率的上下限值，以致土壤適度干的時(shí)間不夠充分，或者因?yàn)閱渭儩穸瓤刂乒喔鹊耐寥滥軌虻玫郊磿r(shí)的灌溉，而使土壤長(zhǎng)期保持在變化不大的較為恒定的濕度范圍，造成植物、作物的爛根和病蟲害以及難以充分達(dá)到調(diào)虧灌溉的節(jié)水、優(yōu)質(zhì)、增產(chǎn)等效果，或者因濕度(水分)傳感器采集點(diǎn)包括深度不能準(zhǔn)確代表三維土壤的濕度狀況，灌溉時(shí)間不夠而不能濕透，或者土壤干得不夠就開始灌溉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足提供一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉方法。

本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括用于控制進(jìn)水與出水的執(zhí)行器，用于對(duì)執(zhí)行器的啟停進(jìn)行控制的控制模塊，以及用于為控制模塊及執(zhí)行器提供電能的電源模塊，所述控制模塊分別與執(zhí)行器、電源模塊電連接，還包括：

干深度檢測(cè)模塊，與所述控制模塊電連接，用于實(shí)時(shí)采集植物、作物不同根區(qū)的土壤干深度，并將采集的干深度值傳送至控制模塊；

所述干深度檢測(cè)模塊與控制模塊電聯(lián)接，帶有一個(gè)干濕探頭，用于實(shí)時(shí)地采集植物、作物不同根區(qū)的土壤干深度，該干深度是指灌溉土壤從表面到里面干的深度，即灌溉土壤從干燥土壤最上面的表面到土壤里層的干濕分界面之間的深度或距離；該干濕探頭具有兩個(gè)測(cè)試土壤電阻的干濕探測(cè)電極，將其長(zhǎng)度方向成水平方式放置，其中一個(gè)干濕探測(cè)電極設(shè)置在上方，另一個(gè)干濕探測(cè)電極設(shè)置在正對(duì)著的下方，然后按此方式把干濕探頭埋放在設(shè)定深度的灌溉土壤中，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)確定干深度的閾值，上面的干濕探測(cè)電極的底表面與土壤表面的距離為設(shè)定的干深度的上限閾值，通過(guò)干濕探頭測(cè)試土壤電阻變化而獲得電平信號(hào)來(lái)判斷干深度的變化。

時(shí)域輸入模塊，與所述控制模塊電連接，用于水分脅迫時(shí)間及灌溉延時(shí)時(shí)間的設(shè)置；

所述時(shí)域輸入模塊與控制模塊電聯(lián)接，用于水分脅迫(缺水)時(shí)間與灌溉延時(shí)時(shí)間的設(shè)置，包括通過(guò)不同的按鈕、開關(guān)、鍵盤、觸摸屏進(jìn)行不同時(shí)間的設(shè)置，也可同一按鈕、開關(guān)鍵盤、觸摸屏通過(guò)設(shè)置不同的位置、狀態(tài)或數(shù)字進(jìn)行時(shí)間設(shè)置；所述灌溉延時(shí)時(shí)間是指灌溉后使干深度為零時(shí)開始計(jì)時(shí)到灌溉停止的時(shí)間；通過(guò)按鈕、開關(guān)、鍵盤、觸摸屏等輸入端，按照對(duì)不同特點(diǎn)的植物、作物在不同生長(zhǎng)期的水分脅迫(缺水)時(shí)間和灌溉延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短，即根據(jù)人的經(jīng)驗(yàn)和專家的灌溉知識(shí)來(lái)進(jìn)行不同的輸入設(shè)置，實(shí)現(xiàn)水分脅迫(缺水)時(shí)間與灌溉延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短的控制，從而實(shí)現(xiàn)土壤濕有多長(zhǎng)(時(shí)間)、“干”有多久的時(shí)域控制。

所述控制模塊根據(jù)干深度檢測(cè)模塊采集的干深度值及時(shí)域輸入模塊設(shè)置的水分脅迫時(shí)間與灌溉延時(shí)時(shí)間，進(jìn)行時(shí)序控制和邏輯運(yùn)算，當(dāng)干深度值達(dá)到所設(shè)定的干深度最大閥值，并達(dá)到時(shí)域輸入模塊所設(shè)置的水分脅迫時(shí)間與灌溉延時(shí)時(shí)間時(shí)，發(fā)出信號(hào)指令控制灌溉系統(tǒng)的執(zhí)行器啟動(dòng)和停止。

所述的控制模塊包括利用各種已有的時(shí)間控制器或定時(shí)電路或單片機(jī)，分別與電源模塊、干深度檢測(cè)模塊、時(shí)域輸入模塊、執(zhí)行器電聯(lián)接，用于對(duì)灌溉系統(tǒng)的執(zhí)行器進(jìn)行控制，對(duì)干深度檢測(cè)模塊所采集的干深度值以及時(shí)域輸入模塊所設(shè)置的水分脅迫(缺水)時(shí)間與灌溉延長(zhǎng)時(shí)間，進(jìn)行時(shí)序控制和邏輯運(yùn)算，當(dāng)干深度達(dá)到所設(shè)定的閥值并達(dá)到時(shí)域輸入模塊所設(shè)置的時(shí)間時(shí)發(fā)出信號(hào)指令控制灌溉系統(tǒng)的執(zhí)行器啟動(dòng)和停止。

其中，所述干深度為干燥土壤表面至土壤里層干濕分界面的距離。

其中，所述干深度檢測(cè)模塊包括用于通過(guò)測(cè)試土壤電阻的變化而獲得電平信號(hào)來(lái)判斷干深度值變化的干濕探頭，所述干濕探頭包括兩個(gè)上下設(shè)置的干濕探測(cè)電極，實(shí)際使用過(guò)程中，所述兩個(gè)干濕探測(cè)電極分別放置在設(shè)定深度的灌溉土壤中，所述上方的干濕探測(cè)電極的底表面與干燥土壤表面的距離為干深度最大閥值。

其中，所述灌溉延時(shí)時(shí)間為灌溉后干深度值為零時(shí)開始計(jì)時(shí)到灌溉停止的時(shí)間。

其中，當(dāng)土壤里層干濕分界面與上方的干濕探測(cè)電極的底表面距離為零時(shí)，則干深度值為零。

其中，所述控制模塊包括時(shí)間控制器、定時(shí)電路或單片機(jī)。

其中，所述執(zhí)行器包括電磁閥、水泵及電機(jī)，與控制模塊電連接。

其中，所述電源模塊包括外接電源、整流器、濾波器及變壓器，還包括太陽(yáng)能電池、蓄電池，為干深度檢測(cè)模塊、時(shí)域輸入模塊、執(zhí)行器提供電力能源。

進(jìn)一步的，所述智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)包括若干灌溉子系統(tǒng)，各個(gè)灌溉子系統(tǒng)設(shè)定不同的干深度最大閥值。

本發(fā)明的第二個(gè)目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉方法，包括以下步驟：

S1，利用干深度檢測(cè)模塊對(duì)土壤的干深度值進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)后，再向控制模塊傳送該信號(hào)；

S2，控制模塊接收該信息后，將測(cè)得的土壤干深度值與所設(shè)的干深度最大閾值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)土壤干深度達(dá)到該最大閾值，就開始計(jì)時(shí)，準(zhǔn)備控制電磁閥或水泵等執(zhí)行器啟動(dòng)，對(duì)灌溉區(qū)進(jìn)行灌水準(zhǔn)備；

S3，利用時(shí)域輸入模塊，進(jìn)行水分脅迫時(shí)間與灌溉延長(zhǎng)時(shí)間輸入的設(shè)置；

S4，當(dāng)干深度檢測(cè)模塊檢測(cè)到土壤的干深度值達(dá)到所設(shè)定的最大閾值時(shí)，開時(shí)計(jì)時(shí)，若達(dá)到設(shè)定的水分脅迫時(shí)間時(shí)，將該時(shí)間控制信號(hào)傳給控制模塊，通過(guò)控制模塊驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器開始灌溉，否則不灌溉；

S5，當(dāng)土壤表層已經(jīng)全濕，即干深度為零時(shí)，開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行使土壤能濕透的延時(shí)灌溉，直到達(dá)到所設(shè)置的灌溉延時(shí)時(shí)間時(shí)，則由控制模塊控制執(zhí)行器停止灌溉。

在上述的技術(shù)解決方案中，所述干深度控制控，是根據(jù)人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的植物對(duì)灌溉區(qū)干深度要求進(jìn)行設(shè)定為一閾值，當(dāng)土壤干深度達(dá)到這一閾值，植物、作物產(chǎn)生水分脅迫(缺水)，開始計(jì)時(shí)，作好灌溉的準(zhǔn)備，方便實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉區(qū)土壤的“干”有多深的控制，即干深度控制；所述的時(shí)域控制，就是對(duì)灌溉信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行控制，在這里是專指灌溉的時(shí)域控制。由于灌溉信號(hào)的時(shí)域波形可以表達(dá)灌溉信號(hào)隨著時(shí)間的變化，因此，控制灌溉信號(hào)的時(shí)域波形，就可實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉的控制。如果引入時(shí)域的概念，把時(shí)間作為一個(gè)基本變量范圍來(lái)考慮，對(duì)不同特點(diǎn)的植物、作物在不同生長(zhǎng)期的水分脅迫時(shí)間和灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短進(jìn)行不同的設(shè)置，即實(shí)現(xiàn)水分脅迫時(shí)間與灌溉時(shí)間長(zhǎng)短的時(shí)域控制，從而實(shí)現(xiàn)土壤濕有多長(zhǎng)(時(shí)間)、“干”有多久的時(shí)域控制。

在上述的技術(shù)解決方案中，所述的干深度控制，從表面上看與濕度控制沒兩樣，其實(shí)大不一樣：

首先，干深度控制強(qiáng)調(diào)土壤干燥的深度，它運(yùn)用了節(jié)水灌溉的調(diào)虧灌溉理論，在作物生長(zhǎng)發(fā)育某些階段(主要是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段)主動(dòng)施加一定的水分脅迫，促使作物光合產(chǎn)物的分配向人們需要的組織器官傾斜，以提高其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，強(qiáng)調(diào)了節(jié)水，尤其在植物的生長(zhǎng)季之初，有意識(shí)地維持較低水平的土壤水勢(shì)，但又不能使土壤干得過(guò)頭。由于重力和光照的影響，士壤濕度由表及里呈梯度增大，其結(jié)果往往導(dǎo)致土壤表層干里層濕，因此需要控制土壤干燥層的深度，“施加一定的水分脅迫”，強(qiáng)調(diào)土壤一定的“干”，并且是一定深度“干”，即干的深度，而且它相比濕的深度也易于測(cè)量和控制，這恰恰是調(diào)虧灌溉理論在實(shí)現(xiàn)方法上的突破。因此，提出了土壤需要控制其“干深度”這個(gè)新概念，不但在概念上創(chuàng)新，而且賦予新內(nèi)涵(節(jié)水和科學(xué)灌溉)；

其次，為了防止植物的爛根病，裁種植物的土壤也不能老是潮濕，而需要一定的干燥和透氣，否則易滋生細(xì)菌和病毒等使植物易患爛根病，例如，為了防止名貴的君子蘭的爛根病，其中重要的措施就是“不干透絕不澆水”。

再次，在干濕探測(cè)電極的使用方法上，突破了傳統(tǒng)的將干濕探測(cè)電極向地表土壤垂直插入式的方式，而是把兩個(gè)干濕探測(cè)電極設(shè)置成上下面對(duì)面使電極長(zhǎng)度方向成水平方式埋放在設(shè)定深度的灌溉土壤中，這樣就易于實(shí)現(xiàn)土壤干深度的檢測(cè)。經(jīng)大量的觀察與實(shí)踐探索，證明此方法的確行之有效。

在上述的技術(shù)解決方案中，所述的時(shí)域控制，從表面上看與時(shí)間控制也沒有兩樣，其實(shí)大不一樣：

首先，它避免了土壤濕有多深的難以測(cè)量的麻煩，提出了“時(shí)域控制”的概念，強(qiáng)調(diào)了土壤灌溉所需控制的時(shí)間，不是控制什么時(shí)候需要灌溉，而是強(qiáng)調(diào)了灌溉時(shí)間的長(zhǎng)短，即灌溉時(shí)間的范圍(灌溉時(shí)域性)，從而使土壤實(shí)現(xiàn)濕有多深、濕有多透的控制；

其次，它對(duì)不同特點(diǎn)的植物、作物的水分脅迫時(shí)間進(jìn)行了控制，即對(duì)土壤干的時(shí)間的范圍(土壤干的時(shí)域性)進(jìn)行控制，不但有利于防止旱壞植物、作物以及防止?fàn)€根與病蟲害，而且更具有針對(duì)性，可實(shí)現(xiàn)不同特點(diǎn)的植物、作物灌溉的科學(xué)用水和節(jié)約用水，并可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的優(yōu)質(zhì)與增產(chǎn)。以果樹為例，根據(jù)節(jié)水理論，調(diào)虧灌溉技術(shù)在果樹上應(yīng)用的技術(shù)要點(diǎn)是，在果樹生長(zhǎng)季之初，僅維持較低水平的土壤水勢(shì)；而在果實(shí)快速膨大期內(nèi)，實(shí)行頻繁的灌水，這樣不僅大大節(jié)約了灌溉用水，而且抑制枝葉生長(zhǎng)，減少剪枝工作量，在不影響果實(shí)產(chǎn)量的同時(shí)對(duì)果實(shí)品質(zhì)有一定改善。而為了實(shí)現(xiàn)在果實(shí)快速膨大期內(nèi)，實(shí)行頻繁的灌水，則又可以通過(guò)干濕探測(cè)電極淺埋來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)橥寥辣韺雍芸鞚穸讓訚竦貌粔蚨Ｖ构喔取?/p>

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明通過(guò)干深度控制、時(shí)域控制的結(jié)合，形成了干深-時(shí)域控制的灌溉新方法，易于控制土壤的干濕狀態(tài)，且使用方便、成本低。

(2)合理控制灌溉時(shí)間及灌溉水量，可有效防止植物、作物及果樹的爛根和病蟲害。

(3)無(wú)需布置系統(tǒng)間的信號(hào)線，通過(guò)針對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)定不同的閾值，即可方便實(shí)現(xiàn)若干個(gè)灌溉系統(tǒng)的輪灌。

(4)能夠結(jié)合人的經(jīng)驗(yàn)和專家的灌溉知識(shí)進(jìn)行調(diào)虧灌溉，能夠智能化、精準(zhǔn)化，更加節(jié)水，使灌溉更加科學(xué)化，從而實(shí)現(xiàn)作物、果樹等的優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉方法流程圖。

圖3為本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理控制流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1。

如圖1所示，本實(shí)施例提供一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)，包括：

電源模塊301，用于為基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)提供電力；

時(shí)域輸入模塊303和干深度檢測(cè)模塊304，所述的時(shí)域輸入模塊303用于水分脅迫時(shí)間和灌溉延長(zhǎng)時(shí)間的設(shè)置，所述的干深度檢測(cè)模塊304的干濕探頭帶有兩個(gè)干濕探測(cè)電極308，通過(guò)干濕探頭檢測(cè)土壤電阻變化而獲得電平信號(hào)，為控制模塊302輸入干深度信息，從而判斷干深度是否為零或達(dá)到設(shè)定的最大閾值，該干深度是指干燥土壤表面305到土壤干濕的分界面306的距離，土壤表面305到土壤干濕的分界面306之間則為干燥土壤層307，當(dāng)土壤水分逐漸干燥時(shí)，土壤干濕的分界面306與上面第一個(gè)干濕探測(cè)電極308的底表面重合時(shí)，干深度達(dá)到最大的閾值，而當(dāng)灌溉時(shí)，從土壤表面到上面第一個(gè)干濕探測(cè)電極308的底表面之間處于非干燥狀態(tài)時(shí)，即，此時(shí)土壤干濕的分界面與上面第一個(gè)干濕探測(cè)電極308的底表面距離為零時(shí)，則干深度為零；

控制模塊302，利用時(shí)域輸入設(shè)置的水分脅迫時(shí)間和灌溉延長(zhǎng)時(shí)間以及灌區(qū)土壤的干深度的閾值所產(chǎn)生的電平信號(hào)，根據(jù)數(shù)據(jù)處的控制流程利用所接收的電平信號(hào)對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制；

執(zhí)行器309，利用電磁閥、水泵、電機(jī)等執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)灌溉作業(yè)。

實(shí)施例2。

如圖2所示，本實(shí)施例提供一種基于干深-時(shí)域控制的智能節(jié)水灌溉方法，包括以下步驟：

步驟101，利用時(shí)域輸入模塊進(jìn)行水分脅迫(缺水)時(shí)間與灌溉濕透延長(zhǎng)時(shí)間輸入的設(shè)置；利用干深度檢測(cè)模塊進(jìn)行干深度閾值設(shè)定；

步驟102，利用干深度檢測(cè)模塊，對(duì)土壤的干深度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并轉(zhuǎn)化成電平信號(hào)，并傳送給控制模塊；

步驟103，控制模塊接收該信息后，將測(cè)得的土壤干深度與所設(shè)的閾值進(jìn)行對(duì)比；

步驟104，利用干深度檢測(cè)模塊檢測(cè)土壤的干深度，達(dá)到所設(shè)定的閾值時(shí)，開始時(shí)計(jì)；

步驟105，達(dá)到水分脅迫設(shè)定時(shí)間時(shí)，將該時(shí)間控制信號(hào)傳給控制模塊并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器灌；

步驟106，當(dāng)土壤表層已經(jīng)全濕，即干深度為零時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行使土壤能濕透的延時(shí)灌溉；

步驟107，灌溉達(dá)到所設(shè)置的濕透延長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，則由控制模塊控制執(zhí)行器停止灌。

其中，所述步驟103中的判斷流程即本發(fā)明實(shí)施的數(shù)據(jù)處理控制流程圖，如圖3所示，具體步驟為：

P1，根據(jù)所述干深度檢測(cè)模塊的干濕探頭檢測(cè)到的電平信號(hào)判斷是否存在土壤的干深度大于干深度閾值，如果是，執(zhí)行步驟P2，對(duì)植物、作物的水分脅迫時(shí)間開始計(jì)時(shí)，否則執(zhí)行P8，停止灌溉執(zhí)行器灌溉；

P2，當(dāng)干深度大于干深度閾值時(shí)，開始計(jì)時(shí)；

P3，上述所計(jì)時(shí)間是否大于設(shè)定的水分脅迫時(shí)間，如果是，執(zhí)行步驟P4，啟動(dòng)灌溉執(zhí)行器，開始灌溉，否則執(zhí)行P8，停止灌溉；

P4，啟動(dòng)灌溉執(zhí)行器，開始灌溉，灌溉后，執(zhí)行步驟P5；

P5，根據(jù)所述干深度檢測(cè)模塊的干濕探頭檢測(cè)到的電平信號(hào)判斷是否存在土壤的干深度是否等于零，如果是，執(zhí)行步驟P6，開始計(jì)時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行灌溉(延時(shí)灌溉)，否則執(zhí)行P4；

P6，當(dāng)土壤的干深度等于零時(shí)，開始計(jì)時(shí)；

P7，上述所計(jì)時(shí)間是否大于設(shè)定的延時(shí)時(shí)間，如果是，執(zhí)行P8，停止灌溉，否則執(zhí)行P4，繼續(xù)灌溉；

P8，停止灌溉執(zhí)行器灌溉。

由上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的灌溉方法及系統(tǒng)，使用方便、易于實(shí)現(xiàn)輪灌，可防止植物、作物及果樹的爛根和病蟲害，可以大大的提高灌溉的智能化和精確灌溉的水平，更加節(jié)約人力和節(jié)省用水，使作物、果樹等更容易實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明它們沒有在細(xì)節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。