用于在植物茎中安装水势检测器的方法以及使用热成像评估作物灌溉情况的方法和系统技术方案

一种用于在植物茎中安装水势检测器的方法，该方法包括以下步骤：提供水势检测器，该水势检测器包括其中含有渗压剂的隔室，该检测器被配置为用于通过由选择性屏障直接接触与植物茎的维管相邻的植物组织来测量水势；通过使用第一类型的钻头在植物茎中钻孔而穿过植物茎形成孔；通过使用第二类型的钻头使孔的内壁平滑；将水势检测器插入平滑的孔中，使得水势检测器的选择性屏障与植物的茎组织直接接触；和用流体传导材料填充水势检测器和茎组织之间的间隙。在整个输送和安装过程中保持选择性屏障和被钻孔的内部茎组织湿润。

Method for installing water potential detector in plant stems and methods and systems for evaluating crop irrigation using thermal imaging

A method for installing a water detector in the plant's stem, the method includes the following steps: providing a water detector, the detector includes water containing compartment pressure infiltration agent, the detector is configured for use by direct contact by selective barrier and plant stem vascular plant tissue adjacent to water through the measurement; plant stem hole is formed by using the first type of drill bit in the plant's stem; through the use of second types of drill holes will make a smooth inner wall; water detector inserted smooth Kong Zhong, the stem tissue barrier and plant selection of water potential of the detector in direct contact; and filling the gap between the detector and the water potential of stem tissue fluid conduction material. In the whole process of transportation and installation, the selective barrier and the inner stem of the bore are moist.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在植物茎中安装水势检测器的方法以及使用热成像评估作物灌溉情况的方法和系统相关专利申请的交叉引用本PCT申请要求于2015年5月19日提交的第62/163,475号美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请通过引用整体并入本文。
本申请总体上涉及用于评估作物灌溉情况的设备、仪器、系统和方法以及用于在植物茎中安装水势检测器的方法和系统。
技术介绍
在农业生产中，目前有各种方法和系统用于测量指示作物中的水分胁迫的各种参数以改进作物灌溉。这些系统中的一些包括用于测量作物植物中的水分胁迫的基于红外线(IR)的热测绘。该测绘需要将一个或更多个热成像设备(例如，IR摄像机)放置在作物田地中，并获取作物的热图像。为了从作物的热图像中推断出水分胁迫，必须使用温度指数来校准来自IR摄像机的测量数据。该指数(也称为作物水分胁迫指数(CWSI，参见http://www.israelagri.com/？CategoryID＝396&ArticleID＝645)通常通过使用通常测量作物区域中空气的温度的参考温度测量结果(例如，通过使用温度计获得)来获得。为了实际测量作物植物内部的水势，作物中至少合理量的植物必须配备有水势传感器。这些传感器或检测器中的一些需要将其插入植物茎中或测量植物茎附近的地面上的水势。莱格等人于1985年描述了一种用于将水势传感器插入植物茎中的方法。在这篇文章中，通过如下所述将渗透张力计插入树中：通过对树皮进行钢冲压在树皮中锤击形成孔并在冲压水平面的上方用水填充该孔来保持孔中的组织湿润。在这种情况下，在将传感器安装在形成在树皮中的孔中之后，用填隙料填充孔。用机器或实体设置系统(solidsetsystem)进行可变速率灌溉已经变得在技术上可行，然而，有必要对作物水状态进行测绘以使灌溉量与特定地点的作物水需求相匹配(梅隆等人，2010)。远程热感应可以以足够详细且及时的方式提供这样的图。可以使用参考地形的高分辨率热影像和人造参考表面生成数字作物水分胁迫图。可以通过与空气温度相关的上限阈值和下限阈值将与冠层相关的像素和与土壤相关的像素分开，并且由像素直方图的最冷的33％计算冠层温度。可以使人造表面湿润以提供使得作物水分胁迫指数(CWSI)归一化至环境条件的参考温度。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于在植物茎中安装水势检测器的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供水势检测器，该水势检测器包括：(i)其中含有渗压剂的隔室；(ii)用于在植物组织和渗压剂之间进行流体的选择性转移的至少一个选择性屏障；(iii)压力传感器，该压力传感器被配置为用于感测所述隔室中的流体压力的变化，所述水势检测器被配置为用于通过由所述至少一个选择性屏障直接接触与植物茎的维管相邻的植物组织来测量水势；(b)在水势检测器输送至植物所在的地点的整个过程中和在水势检测器安装在植物茎中的整个过程中，保持水势检测器的所述至少一个选择性屏障湿润；(c)通过使用第一类型的钻头在植物茎中钻孔而穿过植物茎形成孔；(d)通过使用第二类型的钻头使孔的内壁平滑；(e)将水势检测器插入平滑的孔中，使得水势检测器的所述至少一个选择性屏障与植物的茎组织直接接触；(f)在整个安装过程中保持孔中的茎组织湿润；和(g)用流体传导材料填充水势检测器和茎组织之间的间隙。用于填充该检测器和茎组织之间的间隙的流体传导材料可以是例如流体传导凝胶或填隙材料。根据一些实施方式，以在植物茎的内部适合于植物类型和尺寸的深度钻孔，使得孔的最深边缘邻近植物维管。根据一些实施方式，该方法进一步包括在密封孔之前使用诸如螺钉或螺栓的紧固装置将水势检测器紧固至茎。根据一些实施方式，第一类型的钻头是具有凸部的螺旋钻头，而第二类型的钻头是不具有凸部或轴的螺旋钻头。根据一些实施方式，该方法中的植物茎旨在包括具有允许钻穿的厚度和刚度水平的树茎或藤茎。该方法可选地进一步包括将电子引线连接至所安装的水势检测器中的暴露节点，以与水势检测器通信并对水势检测器进行控制。替代地，该检测器包括用于与遥控单元无线通信以向该遥控单元传输传感器数据的、基于无线的通信装置，例如RF通信装置。另外地或替代地，用于填充检测器和植物组织之间的间隙的填充材料包括弹性硅树脂填隙剂。根据一些实施方式，为了在整个安装过程中保持所述至少一个选择性屏障和植物组织湿润，使用被配置为用于连续注水的一个或更多个注水设备。根据本专利技术的一些实施方式，水势检测器包括微机电系统(MEMS)，该微机电系统包括压力传感器、数据处理器和数据传输器。本专利技术还提供了一种使用热影像来评估作物的灌溉情况的系统，该系统包括：(a)至少一个热影像系统，该热影像系统被配置为用于对区域进行热测绘；(b)至少一个水势检测器，该水势检测器被配置为用于测量水势检测器被安装在其中的植物茎中的水势并传输指示其测量结果的数据；和(c)中央单元，该中央单元被配置为用于接收指示所获取的作物温度图的热成像数据、接收来自至少一个水势检测器的数据、和处理所接收的数据，以使用来自至少一个水势检测器的参考数据校准来自热影像系统的数据来以评估作物的灌溉情况。根据本专利技术的一些实施方式，系统的每个水势检测器包括含有渗压剂的隔室和至少一个选择性屏障，以经由直接流体渗透作用测量水势检测器被安装在其中的植物茎中的水势，所述至少一个水势检测器被配置为用于经由至少一个通信链路与所述中央单元通信，以向中央单元传输指示所测量的水势的数据。根据一些实施方式，每个水势检测器还包括温度计并且被配置为用于将温度测量结果传输至中央单元。根据本专利技术的一些实施方式，每个水势检测器进一步包括电池和被配置为用于与中央单元无线通信的通信单元。该通信单元可选地适于基于射频(RF)的通信。根据本专利技术的一些实施方式，水势检测器包括用于连接至与中央单元通信的通信单元的节点。根据本专利技术的一些实施方式，中央单元进一步被配置为用于根据所评估的作物的灌溉情况来控制作物植物的灌溉。在其它实施方式中，中央单元进一步被配置为用于将指示所评估的作物的灌溉情况的数据传输至灌溉系统，以根据所评估的作物的灌溉情况来控制作物的灌溉。根据本专利技术的一些实施方式，水势检测器包括多个水势检测器，在不同的作物植物中，每个水势检测器被安装在适于优化与水势检测器的数量和作物区域的尺寸以及作物类型相关的测量结果的位置处。根据本专利技术的一些实施方式，中央单元是具有可操作的指定控制应用的计算机和通信设备，由此使用用于灌溉情况评估和校准的至少一个评估算法来实施数据处理。根据本专利技术的一些实施方式，每个热影像系统包括至少一个热成像摄像机，例如，基于红外线(IR)成像的热成像摄像机。本专利技术进一步提供了一种使用热影像来评估作物的灌溉情况的方法，该方法包括：(a)接收来自至少一个热影像系统的数据，所述至少一个热影像系统被配置和定位为用于对作物区域进行热测绘；(b)接收来自被安装在作物植物的植物茎中的至少一个水势检测器的、指示植物茎的水势的数据；(c)通过使用从水势检测器接收的数据来校准来自至少一个热影像系统的热数据；和(d)基于校准数据评估作物的灌溉情况。在一些实施方式中，还通过使用从至少一个水势检测器接收的水势数据来实施作物的灌溉情况的评估。本专利技术进一步提供了一种用于校准来自热影像系统的数据以进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在植物茎中安装水势检测器的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供水势检测器，所述水势检测器包括隔室、至少一个选择性屏障和压力传感器，所述隔室中含有渗压剂；所述至少一个选择性屏障用于在植物组织和所述渗压剂之间进行流体的选择性转移；所述压力传感器被配置为用于感测所述隔室中的流体压力的变化，所述水势检测器被配置为用于通过由所述至少一个选择性屏障直接接触与植物茎的维管相邻的植物组织来测量水势；b)在所述水势检测器输送至植物所在的地点的整个过程中和在所述水势检测器安装在植物茎中的整个过程中，保持所述水势检测器的所述至少一个选择性屏障湿润；c)通过使用第一类型的钻头在植物茎中钻孔而穿过植物茎形成孔；d)通过使用第二类型的钻头使所述孔的内壁平滑；e)将所述水势检测器插入平滑的孔中，使得所述水势检测器的所述至少一个选择性屏障与植物的茎组织直接接触；f)在整个安装过程中保持所述孔中的茎组织湿润；和g)用流体传导材料填充所述水势检测器和茎组织之间的间隙。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.19 US 62/163,4751.一种用于在植物茎中安装水势检测器的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供水势检测器，所述水势检测器包括隔室、至少一个选择性屏障和压力传感器，所述隔室中含有渗压剂；所述至少一个选择性屏障用于在植物组织和所述渗压剂之间进行流体的选择性转移；所述压力传感器被配置为用于感测所述隔室中的流体压力的变化，所述水势检测器被配置为用于通过由所述至少一个选择性屏障直接接触与植物茎的维管相邻的植物组织来测量水势；b)在所述水势检测器输送至植物所在的地点的整个过程中和在所述水势检测器安装在植物茎中的整个过程中，保持所述水势检测器的所述至少一个选择性屏障湿润；c)通过使用第一类型的钻头在植物茎中钻孔而穿过植物茎形成孔；d)通过使用第二类型的钻头使所述孔的内壁平滑；e)将所述水势检测器插入平滑的孔中，使得所述水势检测器的所述至少一个选择性屏障与植物的茎组织直接接触；f)在整个安装过程中保持所述孔中的茎组织湿润；和g)用流体传导材料填充所述水势检测器和茎组织之间的间隙。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在步骤(c)中形成所述孔之前去除皮的步骤。3.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述填充的所述流体传导材料是流体传导凝胶或填隙材料中的一种。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，以在植物茎的内部适合于植物类型和尺寸的深度钻孔，使得所述孔的最深边缘邻近植物维管。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在向所述孔中插入所述水势检测器之前或之后、例如在步骤(g)中填充所述间隙之前或期间，向所述孔中插入植物激素和/或生长物质的步骤。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法进一步包括在密封所述孔之前使用紧固装置将所述水势检测器紧固至茎。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述紧固装置包括螺钉或螺栓。8.根据权利要求1或7中任一项所述的方法，其中，所述第一类型的钻头是具有中央凸部的螺旋钻头，所述第二类型的钻头具有平滑的边缘而没有凸部或轴。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述方法中的植物茎旨在包括具有允许钻穿的厚度和刚度水平的树茎或藤茎。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括将电子引线连接至所安装的水势检测器中的暴露节点，以与所述水势检测器通信并对所述水势检测器进行控制。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，用于填充所述孔中的所述间隙的所述流体传导材料包括弹性硅树脂填隙剂。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，为了保持所述至少一个选择性屏障和茎中的植物组织湿润，使用被配置为用于连续注水的至少一个注水设备。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述水势检测器包括微机电系统(MEMS)，所述微机电系统包括所述压力传感器、数据处理器和数据传输器。14.一种使用热影像来评估作物的灌溉情况的系统，所述系统包括：a)至少一个热影像系统，所述热影像系统被配置为用于对区域进行热测绘；b)至少一个水势检测器，所述水势检测器被配置为用于测量所述水势检测器被安装在其中的植物茎中的水势...

【专利技术属性】
技术研发人员：摩西·梅戎，
申请(专利权)人：撒钍拉斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL