春茶低温霜冻监测及灾害预警方法技术

本发明专利技术公开了一种春茶低温霜冻监测及灾害预警方法，其包括S1获取茶园中分布的采样点处的地表温度、空气湿度和空气温度；S2计算每个采样点处的冠层温度；S3将茶园进行网格化，基于每个采样点的冠层温度，采用反距离加权插值算法获得每个网格点的冠层温度；S4计算所有冠层温度的温度均值，并判断温度均值是否大于预设均值，若是，则预设时长后返回步骤S1，否则进入步骤S5；S5根据多个连续的温度均值，计算温度降速；S6判断温度降速是否小于预设阈值，若是，则启动覆膜装置和防霜冻风扇；否则进入步骤S7；S7启动覆膜装置和启动防霜冻风扇，并切换滴灌管进口端连通热风供暖系统，向茶园地表通入热风。表通入热风。表通入热风。

【技术实现步骤摘要】
春茶低温霜冻监测及灾害预警方法


[0001]本专利技术涉及茶叶监控技术，具体涉及一种春茶低温霜冻监测及灾害预警方法。

技术介绍

[0002]早春气温回升后，茶树新芽相继萌发，在此期间如出现气温骤降、晚霜、甚至小雪的反常气候条件(倒春寒)，会造成茶芽冻害，严重影响茶叶产量、品质，使春茶生产损失严重，还将延缓茶树再次萌芽的时间。
[0003]为了预防茶叶被霜冻，不少茶园会结合气象局发布的天气预报进行温度预判，当温度低于4℃时，会启动防冻风扇对茶园温度较大的温度向下吹，以改善近地面的温度；或者采用在茶园空旷地区堆积湿润的稻草、杂草枝叶等，作为熏烟堆，使之产生烟雾，人工造云，可抑制辐射降温，防止霜冻。
[0004]上述两种方式虽然大部分情况下能够有效降低茶园霜冻的可能性，但是在启动时主要依赖于气象局发布的天气，而这种信息是指某地区平均，跟茶园实际温度会存在一定偏差，比如气象局发布温度为6℃，而茶园所在地可能因存在迎风面、低洼等情形，温度会低于4℃，使得茶园仍会受到低温的影响。
[0005]另外烟雾虽然能够形成屏障，以提升附近空气的温度，但是稳定性差，极易随风飘散，很快茶园地面的烟雾浓度降低，难以较长时间起到霜冻防治的作用，另一方面，烟雾主要通过燃烧形成，烟气中会夹杂着大量的烟气颗粒，一定程度上也会对环境造成污染。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的春茶低温霜冻监测及灾害预警方法解决了现有霜冻预防技术获取的温度信息与茶园实际温度偏差大的问题。
[0007]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0008]提供一种春茶低温霜冻监测及灾害预防方法，其包括步骤：
[0009]S1、获取茶园中分布的采样点处的地表温度、空气湿度和空气温度；
[0010]S2、根据地表温度、空气湿度和空气温度，计算每个采样点处的冠层温度；
[0011]S3、将茶园进行网格化，基于每个采样点的冠层温度，采用反距离加权插值算法获得每个网格点的冠层温度；
[0012]S4、计算所有冠层温度的温度均值，并判断温度均值是否大于预设均值，若是，则预设时长后返回步骤S1，否则进入步骤S5；
[0013]S5、根据多个连续的温度均值，计算温度降速v：
[0014][0015]其中，TP
i
和TP
i
‑1分别为第i时刻和第i
‑
1时刻的温度均值；N为连续的温度均值的总个数；
[0016]S6、判断温度降速是否小于预设阈值，若是，则启动迎风面、低洼地和丘陵顶的覆膜装置进行覆膜操作及启动防霜冻风扇；否则进入步骤S7；
[0017]S7、启动迎风面、低洼地和丘陵顶的覆膜装置进行覆膜操作及启动防霜冻风扇，并切换滴灌管进口端连通热风供暖系统，向茶园地表通入热风。
[0018]进一步地，采用反距离加权插值算法获得每个网格点的冠层温度的方法包括：
[0019]S31、获取茶园的平面图及平面图上每个采样点和每个网格中心点处的待预测点的位置坐标；
[0020]S32、获取每个网格的尺寸，采用完全容纳于网格内、且具有最大面积的圆的半径作为邻域半径；
[0021]S33、计算每个待预测点与所有采样点的距离，选取最小距离对应的待预测点作为初始待预测点；
[0022]S34、判断初始待预测点以邻域半径形成的圆内的所有采样点i是否小于预设数量，若是，则进入步骤S36，否则进入步骤S35；
[0023]S35、采用距离初始待预测点最近的预设数量个采样点i，计算初始待预测点的冠层温度，之后进入步骤S37；
[0024]S36、采用初始待预测点以邻域半径形成的圆内的所有采样点i，计算初始待预测点的冠层温度，之后进入步骤S37；
[0025]S37、判断所有的待预测点的冠层温度是否均已获得，若是，终止计算，否则更新初始待预测点为采样点，并返回步骤S33；
[0026]步骤S35和S36中计算初始待预测点的冠层温度的公式为：
[0027][0028]其中，d
ij
为初始待预测点j与采样点i的欧式距离；t
i
为采样点i的冠层温度；n为预设数量；ρ为距离的幂值。
[0029]进一步地，所述冠层温度的计算公式为：
[0030][0031][0032]其中，t
i
为采样点i的冠层温度；R
冠
为冠层净辐射量；α为冠层的反照率；A
b
为地面吸收率；σ为斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常熟；T
地
为地表温度；S
茶
为茶树的覆盖面积；S0为茶园的总面积；Δ为饱和水汽压；γ为干湿计常数；S为太阳辐射量；f为平均叶面积密度。
[0033]进一步地，所述饱和水汽压的计算公式为：
[0034][0035]其中，T为空气温度。
[0036]进一步地，所述茶树的覆盖面积的获取方法包括：
[0037]A1、每年茶叶生长最旺盛时期，采用无人机搭载高清相机按预设运动轨迹采集茶园的高清图像；
[0038]A2、对采集的图像进行拼接，之后对拼接后的全域茶园图像进行预处理去除噪声；
[0039]A3、采用RGB先验阈值分割法对全域茶园图像进行初分割，保留作物主体和杂草，去除土地背景，再通过HSI阈值分割法保留绿色植物的边缘；
[0040]A4、采用opencv模块对保留绿色植物的边缘的图像进行轮廓检测，计算各轮廓内茶树面积；
[0041]A5、累加所有茶树面积，得到茶园的总面积。
[0042]进一步地，所述覆膜装置包括柔性的覆膜、两排支撑柱和动力部，每排支撑柱上均固定有一根呈L形的承载板，所述承载板内设置有套杆；所述覆膜长度的两侧等间距地设置有若干在所述套杆上滑动的套环；
[0043]每根套杆上均设置有一个固定于其上的固定套筒和滑动套设于其上的活动套筒，一对固定套筒和一对活动套筒均通过一根连接杆固定连接；所述覆膜宽度的两端分别套设在一根连接杆上；
[0044]所述动力部包括固定于其中一个活动套筒上的丝杆螺母，所述丝杆螺母与安装在承载板上的丝杆连接，所述丝杆通过联轴器与安装于固定套筒处承载板上的伺服电机连接。
[0045]进一步地，春茶低温霜冻监测及灾害预警方法还包括对热风供暖系统产生的热风的温度进行调节的方法：
[0046]S71、控制热风供暖系统产生的热风的初始温度等于预设阈值；
[0047]S72、每隔预设时间采集一次滴灌管出口的热风温度，并调整初始温度＝2
×
初始温度
‑
热风温度；
[0048]S73、当热风供暖系统工作预设时长后，关闭热风供暖系统，并在温度均值小于预设阈值时，返回步骤S71。
[0049]进一步地，所述热风供暖系统包括温度传感器、控制器和与控制器连接的工业暖风机，滴灌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.春茶低温霜冻监测及灾害预防方法，其特征在于，包括步骤：S1、获取茶园中分布的采样点处的地表温度、空气湿度和空气温度；S2、根据地表温度、空气湿度和空气温度，计算每个采样点处的冠层温度；S3、将茶园进行网格化，基于每个采样点的冠层温度，采用反距离加权插值算法获得每个网格点的冠层温度；S4、计算所有冠层温度的温度均值，并判断温度均值是否大于预设均值，若是，则预设时长后返回步骤S1，否则进入步骤S5；S5、根据多个连续的温度均值，计算温度降速v：其中，TP
i
和TP
i
‑1分别为第i时刻和第i
‑
1时刻的温度均值；N为连续的温度均值的总个数；S6、判断温度降速是否小于预设阈值，若是，则启动迎风面、低洼地和丘陵顶的覆膜装置进行覆膜操作及启动防霜冻风扇；否则进入步骤S7；S7、启动迎风面、低洼地和丘陵顶的覆膜装置进行覆膜操作及启动防霜冻风扇，并切换滴灌管进口端连通热风供暖系统，向茶园地表通入热风。2.根据权利要求1所述的春茶低温霜冻监测及灾害预防方法，其特征在于，采用反距离加权插值算法获得每个网格点的冠层温度的方法包括：S31、获取茶园的平面图及平面图上每个采样点和每个网格中心点处的待预测点的位置坐标；S32、获取每个网格的尺寸，采用完全容纳于网格内、且具有最大面积的圆的半径作为邻域半径；S33、计算每个待预测点与所有采样点的距离，选取最小距离对应的待预测点作为初始待预测点；S34、判断初始待预测点以邻域半径形成的圆内的所有采样点i是否小于预设数量，若是，则进入步骤S36，否则进入步骤S35；S35、采用距离初始待预测点最近的预设数量个采样点i，计算初始待预测点的冠层温度，之后进入步骤S37；S36、采用初始待预测点以邻域半径形成的圆内的所有采样点i，计算初始待预测点的冠层温度，之后进入步骤S37；S37、判断所有的待预测点的冠层温度是否均已获得，若是，终止计算，否则更新初始待预测点为采样点，并返回步骤S33；步骤S35和S36中计算初始待预测点的冠层温度的公式为：其中，d
ij
为初始待预测点j与采样点i的欧式距离；t
i
为采样点i的冠层温度；n为预设数
量；ρ为距离的幂值。3.根据权利要求1所述的春茶低温霜冻监测及灾害预防方法，其特征在于，所述冠层温度的计算公式为：度的计算公式为：其中，t
i
为采样点i的冠层温度；R
冠
为冠层净辐射量；α为冠层的反照率；A
b
为地面吸收率；σ为斯蒂芬
‑
玻尔兹曼常熟；T
地
为地表温度；S
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小芳，王莽，占世林，王竹云，张亮，赵鹏，刘佩佩，李玉婷，
申请(专利权)人：安康市气象局，
类型：发明
国别省市：