滴渗控制方法和滴渗控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种滴渗控制方法，包括如下步骤：在土壤下方的第一垂直距离d1和第二垂直距离d2处分别安装第一水分监测器和第二水分监测器，其中，d1<d2，并且所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在水平方向上与作物根部的距离分别是D1和D2，其中，D1与D2相等或不等；基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌。本发明专利技术还涉及一种滴渗控制系统。本发明专利技术通过改变水分监测器的数量及布设位置，实现了既能控制滴渗开始和结束的时间，又能控制滴渗的纵向范围和横向范围，还能够节约用水，提高滴渗效率的技术方案。

【技术实现步骤摘要】
滴渗控制方法和滴渗控制系统
本专利技术涉及一种滴渗控制方法和滴渗控制系统。
技术介绍
目前，无论是节水灌溉技术还是灌溉配套产品都是近些年来研究的热点，发展至今已经经历了从农业节水技术2.0产品到4.0产品，有滴灌、渗灌、喷灌等等，但主要还是以滴灌、渗灌为主。其次，基于控制方式的不同又包括：譬如重力滴灌系统，太阳能滴灌系统，人工手动控制滴灌系统，变频滴灌系统等等，这些控制方法及系统通过检测土壤含水量、间歇式灌溉等方式，在控制参数的设定上，均采用传统经验值，虽均可达到表面意义上的节水节肥、省时、省工、智能控制等目的，但忽略了作物自身的需求。这样现存的滴灌系统及灌溉控制方式就会持续地产生施肥过量、灌溉不均匀的现象。现存的滴灌系统及灌溉控制方式没有从作物土壤根系活动范围与环境的角度考虑出发，无法使作物必需的水分营养的纵向与横向渗透范围被控制在作物根圈范围内，无法使土壤中残留或流失的水量与肥料量接近于零，也不能针对不同的作物量身定制出个性化的精准滴渗控制方案。同时，现存的滴灌系统及灌溉控制方式也没有考虑不同地块及不同作物等的差异。作物必需的水分营养在土壤中的运动方式主要为受重力效应影响的纵向下移运动与受土壤毛细管力作用的横向扩渗运动。现有的滴灌系统与渗灌系统中传感器(即，监测器)的布设位置主要是基于重力效应的单一监测，即传感器与滴头处于同一垂直线上，没有充分考虑作物根系营养分布区域与土壤水分的关系，垂直滴头下面的传感器监测到已处于水饱和状态时，根圈范围内其他部位的土壤水分常常仍然处于非饱和状态。因此，不利于作物次生根系的生长与发展。此外，现有的滴灌系统与渗灌系统只能做到什么时候开始浇水(包括普通的水，还可以包括肥料)，但浇多少水，使作物必需的水分营养的纵向与横向营养圈渗透范围控制在作物根圈范围内的滴渗控制方法尚未见报导。
技术实现思路
由此，本专利技术旨在对现有技术中的滴渗控制方法和滴渗控制系统进行改进。本专利技术旨在提供一种新的滴渗控制方法和滴渗控制系统，既能控制滴渗开始和结束的时间，又能控制滴渗的纵向范围和横向范围，还能够节约用水，提供滴渗效率。在本专利技术的一个实施例中，一种滴渗控制方法包括如下步骤：在土壤下方的第一垂直距离d1和第二垂直距离d2处分别安装第一水分监测器和第二水分监测器，其中，d1&lt;d2，并且所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在水平方向上与作物根部的距离分别是D1和D2，其中，D1与D2相等或不等；以及基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌。在本专利技术的另一个实施例中，还包括步骤：根据当前作物预先确定用于所述第一水分监测器的滴渗开始控制值R1和用于所述第二水分监测器的滴渗停止控制值R2；其中基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌的步骤包括：在所述第一水分监测器的监测值r1大于滴渗开始控制值R1时控制所述管道系统对土壤开始进行浇灌；以及在所述第二水分监测器的监测值r2小于滴渗停止控制值R2时控制所述管道系统对土壤停止浇灌，其中，越大的监测值对应于越小的土壤含水量。在本专利技术的另一个实施例中，所述滴渗开始控制值R1和所述滴渗停止控制值R2通过如下步骤确定：SS1，向地面浇灌水分至水分不再下渗，记录第一水分监测器和第二水分监测器各自的监测值r1和r2；SS2，停止浇灌一段时间后，读取第一水分监测器的监测值r1及第二水分监测器的监测值r2，同时分别采集第一水分监测器和第二水分监测器所在土层的土壤样品，得到第一水分监测器所在土层的第一土壤含水量w1及第二水分监测器所在土层的第二土壤含水量w1'，计算田间持水量SS3，定期读取第一水分监测器的监测值r1及第二水分监测器的监测值r2，同时分别采集第一水分监测器和第二水分监测器所在土层的土壤样品，进行土壤含水量计算，当监测值r1和监测值r2连续一段时间不再变化时，计算凋萎系数其中，w2是此时第一水分监测器所在土层的第一土壤含水量，w2'是此时第二水分监测器所在土层的第二土壤含水量，SS4，分别根据定期读取的监测值r1和监测值r2、及采集的土壤样品计算得到的土壤含水量，绘制第一水分监测器对应的校正曲线一和第二水分监测器对应的校正曲线二；SS5，在校正曲线一上选择滴渗开始控制值R1，在校正曲线二上选择滴渗停止控制值R2。在本专利技术的另一个实施例中，根据公式将结果带入校正曲线一得到滴渗开始控制值R1；根据公式将结果带入校正曲线二得到滴渗停止控制值R2。在本专利技术的另一个实施例中，在步骤SS2中采集土壤样品时，分别在水平方向上距离第一水分监测器和第二水分监测器约30cm处进行。此外，在本专利技术的一个实施例中，一种滴渗控制系统包括：滴渗控制器；管道系统，用于对土壤进行浇灌，所述管道系统与所述滴渗控制器信号连通；以及第一水分监测器和第二水分监测器，设置在土壤中并用于对所处位置处的土壤含水量进行监测，所述第一水分监测器和第二水分监测器均与所述滴渗控制器信号连通；其中，所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在水平方向上与作物根部的距离分别是D1和D2，其中，D1与D2相等或不等；其中，所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在垂直方向上处于不同的深度，所述滴渗控制器基于所述第一水分监测器和所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤进行浇灌或停止浇灌。在本专利技术的另一个实施例中，所述第一水分监测器与地面的垂直距离d1小于所述第二水分监测器与地面的垂直距离d2，所述滴渗控制器基于所述第一水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌。在本专利技术的另一个实施例中，所述管道系统包括：主管道，具有主管道控制阀；与所述主管道连通的多个支管道，每个支管道分别具有支管道控制阀；以及设置于多个支管道末端的多个滴口，其中，所述滴渗控制器通过主管道控制阀和支管道控制阀控制所述多个滴口对土壤进行浇灌或停止浇灌。在本专利技术的另一个实施例中，所述多个滴口既可以位于地面，也可以位于地下大于0小于等于20厘米的范围内。在本专利技术的另一个实施例中，所述滴渗控制器中存储有根据当前作物预先确定的用于所述第一水分监测器的滴渗开始控制值R1和用于所述第二水分监测器的滴渗停止控制值R2，所述滴渗控制器在所述第一水分监测器的监测值r1大于滴渗开始控制值R1时控制所述管道系统对土壤开始进行浇灌，并在所述第二水分监测器的监测值r2小于滴渗停止控制值R2时控制所述管道系统对土壤停止浇灌，其中越大的监测值对应于越小的土壤含水量。本专利技术提供了一种精准构建作物根系土壤营养圈的滴渗控制方法及系统，是一种既不同于滴灌也不同于渗灌的全新的灌溉控制方法。基于土壤中水分分子运动特点，将土壤水势运动情况与作物根系营养分布区域形态相结合，改变水分监测器的数量及布设位置，来精准构建作物根系土壤营养圈，作物必需的水分营养的纵向与横向渗透范围被控制在作物根圈范围内，针对不同地质、不同环境在种植之前通过标定试验(并且绘制校正曲线)得到滴渗控制器的设置参数，并通过智能PID控制方法实现滴渗控制。可同时达到节水、节肥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滴渗控制方法，包括如下步骤：在土壤下方的第一垂直距离d1和第二垂直距离d2处分别安装第一水分监测器和第二水分监测器，其中，d1<d2，并且所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在水平方向上与作物根部的距离分别是D1和D2，其中，D1与D2相等或不等；以及基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌。

【技术特征摘要】
1.一种滴渗控制方法，包括如下步骤：在土壤下方的第一垂直距离d1和第二垂直距离d2处分别安装第一水分监测器和第二水分监测器，其中，d1&lt;d2，并且所述第一水分监测器和所述第二水分监测器在水平方向上与作物根部的距离分别是D1和D2，其中，D1与D2相等或不等；以及基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌；根据当前作物预先确定用于所述第一水分监测器的滴渗开始控制值R1和用于所述第二水分监测器的滴渗停止控制值R2；其中基于所述第一水分监测器的监测结果控制管道系统对土壤进行浇灌，并基于所述第二水分监测器的监测结果控制所述管道系统对土壤停止浇灌的步骤包括：在所述第一水分监测器的监测值r1大于滴渗开始控制值R1时控制所述管道系统对土壤开始进行浇灌；以及在所述第二水分监测器的监测值r2小于滴渗停止控制值R2时控制所述管道系统对土壤停止浇灌，其中，越大的监测值对应于越小的土壤含水量；其中，所述滴渗开始控制值R1和所述滴渗停止控制值R2通过如下步骤确定：SS1，向地面浇灌水分至水分不再下渗，记录第一水分监测器和第二水分监测器各自的监测值r1和r2；SS2，停止浇灌一段时间后，读取第一水分监测器的监测值r1及第二水分监测器的监测值r2，同时分别采集第一水分监测器和第二水分监测器所在土层的土壤样品，得到第一水分监测器所在土层的第一土壤含水量w1及第二水分监测器所在土层的第二土壤含水量w1'，计算田间持水量SS3，定期读取第一水分监测器的监测值r1及第二水分监测器的监测值r2，同时分别采集第一水分监测器和第二水分监测器所在土层的土壤样品，进行土壤含水量计算，当监测值r1和监测值r2连续一段时间不再变化时，计算凋萎系数其中，w2是此时第一水分监测器所在土层的第一土壤含水量，w2'是此时第二水分监测器所在土层的第二土壤含水量，SS4，分别根据定期读取的监测值r1和监测值r2、及采集的土壤样品计算得到的土壤含水量，绘制第一水分监测器对应的校正曲线一和第二水分监测器对应的校正曲线二；SS5，在校正曲线一上选择滴渗开始控制值R1，在校正曲线二上选择滴渗停止控制值R2。2.根据权利要求1所述的滴渗控制方法，其中，根据公式将结果带...

【专利技术属性】
技术研发人员：康宝华，李振才，黄征，孙仲桂，张天巧，
申请(专利权)人：沈阳远大智能农业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21