一种水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法与流程

技术特征：
1.一种水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：计算秧苗的腾发量；步骤2：考虑基础作物系数和土壤蒸发系数进行秧苗的模糊化双系数腾发量计算；步骤3：通过无人机搭载摄像头对秧苗生长状态进行监测，采用移动喷灌头实现秧盘的精确灌溉。2.根据权利要求1所述的水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，其特征在于，所述步骤1具体为：依据能量平衡原理和水汽扩散原理及空气的热导定律，由公式(1)计算作物蒸腾量：其中各变量的含义为：et0表示小时内的参考作物蒸发量，r
n
表示小时内的作物表面的平均净辐射，g表示土壤热通量，t
hr
表示小时内的平均温度，u2表示小时内两米处的平均风速，e
s
表示饱和水汽压，e
a
表示实际水汽压，δ表示饱和水汽压温度曲线上的斜率，γ表示为温度计常数(kp
a
/℃)。3.根据权利要求2所述的水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，其特征在于，γ在已知海拔高度的情形下由公式(2)计算，其中，z为海拔高度：e
s
为饱和水汽压由公式(3)计算,其中，thr为24小时平均天气预报气温，e
a
为实际的水汽压，在已知空气湿度的情况下，由公式(4)计算：其中，rh
mean
表示小时内的平均空气湿度，δ为饱和水汽压温度曲线上的斜率，为空气温度的函数，由公式(5)计算：4.根据权利要求1所述的水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，其特征在于，所述步骤2具体为：双作物系数法的需水量计算由公式(6)计算：et＝(k
cb
k
e
)et0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)其中，k
cb
为基础作物系数，k
e
为土壤蒸发系数，k
cb
和k
e
不易获得精确计算值，由公式(7)模糊化策略对修正因子进行模糊计算：et＝f
mod
(p
rs
,p
e
)et0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)设成苗高度在155mm，秧苗基本覆盖秧盘的高度在123mm，由公式(8)-(11)根据实际育秧的间距、秧苗的类别进行微调：
p
rs
＝s
leaf
/s
tray
zeg(h
rs-123)/1.2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)p
e
＝(1-s
leaf
/s
tray
) zeg(155-h
rs
)/1.55-0.1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)其中，s
leaf
为基质盘内的秧苗绿色区域像素面积，s
tray
为秧苗的基质盘区域像素面积，h
rs
为秧苗生长高度，p
rs
为秧苗叶片对基质盘的覆盖系数，p
e
为基质对基质盘的覆盖系数。5.根据权利要求4所述的水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，其特征在于，秧苗的生长参数获取具体包括：摄像头所获取的图像分为两个部分，s
leaf
为基质盘内的秧苗绿色区域像素面积，s
tray
为秧苗的基质盘区域像素面积，(1)监视区域划分固定相机，在基质盘监视区域确定像素统计矩形区域a
t
，其面积标记为s
at
，(2)取景框划分与秧苗叶片像素统计取4
×
4的像素矩阵，对矩阵中任意像素(r
r
,g
r
,b
r
),确定秧苗叶片的像素的中心点(r
l
,g
l
,b
l
)，计算并统计任意像素到秧苗叶片的像素的中心点距离，统计距离d(l,r)<0.1的像素点个数n
pl
，d(l,r)＝[((r
l-r
r
)2 (g
l-g
r
)2 (b
l-b
r
)2))/195075]
1/2
ꢀꢀꢀ
(12)p
pl
＝n
pl
/8
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)如果p
pl
>0.5,则表明该像素区域为秧苗叶片，(3)s
leaf
与s
tray
的计算则统计出矩形区域a
t
中所有秧苗叶片区域个数n
l
，以及总的判别区域个数n
t
s
tray
＝s
at
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)

技术总结
本发明公开了一种水稻硬地育秧模糊控制灌溉方法，包括步骤：计算秧苗的腾发量；考虑基础作物系数和土壤蒸发系数进行秧苗的模糊化双系数腾发量计算；通过无人机搭载摄像头对秧苗生长状态进行监测，采用移动喷灌头实现秧盘的精确灌溉。喷灌系统由摄像头、喷灌泵、固定喷头、主控单元、4G网络模块、云端服务器、APP组成。糊逻辑充分考虑到作物水分的蒸发蒸腾作用，通过24h天气预报的光照、湿度、大气压、温度值，七级模糊化预估秧盘当天所需的腾发量，再通过模糊化双作物系数法修正形成基础灌溉量。本发明实现低成本的精确滴灌，具有广泛的应用前景和切实可行的实用价值。前景和切实可行的实用价值。前景和切实可行的实用价值。


技术研发人员：严方 冯祥 吴刚山 刘国华 韦志帅 谢承辉 刘凯文
受保护的技术使用者：江苏农林职业技术学院
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2022/2/6