基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统

本申请涉及节水灌溉，特别是涉及基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统。

背景技术：

1、节水喷灌设备通过旋转喷头将压力水流喷洒至覆盖区域，是农业灌溉、园林养护和人工湿地补水等场景中广泛应用的节水设施。现有技术中，喷灌设备通常以预设的固定旋转速度和固定喷头流量运行，在设定的灌溉时段内对覆盖区域进行均匀喷洒。

2、然而，这种固定参数的控制方式未考虑覆盖区域内不同位置土壤水分消耗速率的差异。由于土壤质地、植被覆盖和日照条件在空间上的不均匀分布，各位置的土壤水分因渗透和蒸发而消耗的速率并不相同。消耗速率快的区域在两次喷灌之间的无水间隔期内会提前进入缺水状态，而消耗速率慢的区域则可能因持续按统一标准灌溉而接收过量水分，造成水资源浪费和土壤过湿。此外，固定参数控制缺乏对各监测点水分消耗差异程度的量化感知和自动响应能力，无法在识别出各点消耗速率显著不同步时对旋转速度和喷头流量进行针对性调整，灌溉均匀性与节水效果难以兼顾。

技术实现思路

1、本申请提供了基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，解决了现有技术中喷灌设备不能考虑土壤水分消耗速率差异导致喷灌中提前缺水及过量灌溉的缺陷并存，使得灌溉效果不佳的技术问题。

2、本申请公开了如下技术方案：

3、本申请提供了基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，所述系统包括：

4、数据采集模块，用于获取喷头覆盖区域内多个监测点的土壤含水率时序数据；

5、速率计算模块，用于在喷灌停止后的无水间隔期内，监测获取各所述监测点的含水率下降幅度与下降时长的比值，计算获取各所述监测点的水分渗透消耗速率；

6、差异分析模块，用于分析所述水分渗透消耗速率的差异程度，计算获取多点消耗时序差异度；

7、智能调节模块，用于当所述多点消耗时序差异度超过时序差异门限时，根据所述监测点中消耗速率最大值对应的最短缺水预警时间，确定喷头旋转速度的调节方向；根据所述多点消耗时序差异度的大小，确定喷头流量的调节幅度；基于所述调节方向及所述调节幅度，对所述节水喷灌设备进行智能调节。

8、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

9、本申请技术方案通过提供的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，首先，通过在喷头覆盖区域内分区域布设监测点并连续采集土壤含水率数据，使各监测位置的数据能够反映覆盖区域内不同径向位置的水分消耗差异，为后续分析区域水分消耗特征提供了空间分布全面的数据基础，实现了对覆盖区域内不同位置土壤水分状况的差异性感知。

10、进一步的，通过对各监测点在两次喷灌之间的水分消耗进行标准化度量，为每个监测点建立了可横向比较的水分消耗量化指标，使得覆盖区域内水分消耗较快的区域能够被有效识别，实现了对各监测点水分消耗快慢的定量评估。

11、接着，通过对各监测点水分消耗速率的离散程度与整体水平的比值进行量化，形成了反映区域水分消耗同步性的差异度指标，为判断覆盖区域内各点水分消耗是否均匀提供了客观的量化判据，也为是否触发差异化调节提供了决策依据。

12、最后，在识别出各监测点水分消耗显著不同步时，根据消耗最快监测点的缺水紧迫程度自动确定补水间隔的调节方向，根据差异程度自动匹配水量增幅，并在缺水风险缓解后平缓恢复至正常水平，实现了喷灌策略与区域水分消耗差异的动态适配，兼顾了灌溉均匀性与节水效果。

13、综上所述，本申请通过在喷头覆盖区域内多点采集土壤含水率时序数据，计算各监测点的水分渗透消耗速率并分析多点消耗时序差异度，在差异度超过门限时根据最短缺水预警时间确定旋转速度调节方向、根据差异度大小确定流量调节幅度，进而对喷灌设备进行智能调节，解决了传统固定参数喷灌控制无法根据区域水分消耗差异动态调整喷灌策略、灌溉均匀性与节水效果难以兼顾的技术问题。

1.基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述获取喷头覆盖区域内多个监测点的土壤含水率时序数据，包括：

3.根据权利要求2所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述在喷头覆盖区域内，选取多个监测点，包括：

4.根据权利要求1所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述在喷灌停止后的无水间隔期内，监测获取各所述监测点的含水率下降幅度与下降时长的比值，计算获取各所述监测点的水分渗透消耗速率，包括：

5.根据权利要求1所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述分析所述水分渗透消耗速率的差异程度，计算获取多点消耗时序差异度，包括：

6.根据权利要求1所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述当所述多点消耗时序差异度超过时序差异门限时，根据所述监测点中消耗速率最大值对应的最短缺水预警时间，确定喷头旋转速度的调节方向，包括：

7.根据权利要求1所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述根据所述多点消耗时序差异度的大小，确定喷头流量的调节幅度，包括：

8.根据权利要求7所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，所述基于所述调节方向及所述调节幅度，对所述节水喷灌设备进行智能调节，包括：

9.根据权利要求8所述的基于土壤水分动态感知的节水喷灌设备智能调节系统，其特征在于，基于当前旋转速度，所述最短缺水预警时间及所述多点消耗时序差异度，计算获取调节旋转速度，包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括：