一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法、装置及系统

1.本发明属于生态农业管控技术领域，涉及一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法、装置及系统。


背景技术：

2.通过灌排措施调控水盐是盐渍土改良的重要方式，对于开发利用后备田地资源、提高粮食产量、保障粮食安全意义重大。我国黄河中下游引黄灌区在20 世纪50～60年代得到迅速发展，但由于土壤次生盐渍化问题曾一度被迫停灌。由此可见，灌区水盐调控的成败直接关系到土壤次生盐渍化和对排水承泄区的污染问题，已引起学者们长期以来的高度关注和重视。利用灌排方法处理盐碱地是一种比较常用的方法，但是一般都是人工引水到田地，浸泡完成后将水排走，费时费力费钱。


技术实现要素：

3.目的：针对上述情况，为克服现有技术的不足，解决农田在各种对雨季雨水不能够合理利用，本发明提供了一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法、装置及系统，合理利用雨水最大化去除土壤中盐分，又不会导致植物死亡还节约人力物力。
4.技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.第一方面，提供一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，包括：
6.获取实时天气预报信息，根据实时天气预报信息，得到实时降水量q；
7.响应于0＜q＜q
设
，继续开闸,并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1；
8.响应于q≥q
设
，记录当前时刻t为本次降水开始的时刻s
ja
(令s
ja
＝当前时刻t)，并判断系统是否为第一次运行，其中，j为系统循环次数，a为分组中农田对应的闸门编号；
9.响应于第一次运行j＝1，发出指令控制关闸蓄水；
10.响应于不是第一次运行j≥2，根据本次降水开始的时刻s
ja
和上次田地开闸放水时刻e
(j-1)a
，计算得到距离上次开闸放水的时间间隔s
ja-e
(j-1)a
，并判断距离上次开闸放水时间间隔s
ja-e
(j-1)a
是否达到田地排水晾干时间t2；
11.响应于j≥2，且s
ja-e
(j-1)a
≥t2，发出指令控制关闸蓄水；
12.响应于j≥2，且s
ja-e
(j-1)a
＜t2，发出指令控制开闸放水，并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1。
13.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，关闸蓄水过程中，响应于当前时刻t＞t1 s
ja
且t≥s
ja
za，发出指令控制开闸放水，并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1；
14.其中，t1为上覆水盐离子浓度达到平衡的时间；za为每组编号为a的闸门对应的田需要水力停留时间。
15.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，za＝t1
△
t(a-1)，
16.其中，
△
t为同一组相邻两块田开闸放水的最优间隔时间；田地的水最长停留时间t0；n为按照面积分组数量。
17.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，根据农田本身土质和种植的作物的类型，确定田地的水最长停留时间t0、上覆水盐离子浓度达到平衡的时间t1、田地排水晾干时间t2；通过匹配对t1和t0的时间间隔和农田闸门数量，确定同一组相邻两块田开闸放水的最优间隔时间
△
t。
18.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，将农田分为n 组，每组分为若干块，同一组内每块农田的面积相同或相近，对每一组农田对应的闸门依次进行编号a，每组编号相同。
19.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，所述q
设
为根据中雨及以上降水标准确定的雨量。进一步地，所述q
设
为10mm。
20.第二方面，提供一种盐碱地雨水灌排生态智能管控装置，包括存储器；以及
21.耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行所述的方法。
22.第三方面，提供一种盐碱地雨水灌排生态智能管控系统，包括所述的智能管控装置，还包括：
23.闸门，一一对应安装在每组的每块农田的进出水口处，与所述智能管控装置相连，被配置为：接收所述智能管控装置发出的指令，执行开闸或者关闸动作。
24.在一些实施例中，所述闸门的高度根据农田单位的最高水位h来确定。
25.有益效果：本发明提供的一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法、装置及系统，不需要人力物力就可以实现闸门的自动开关，相比较人工开关，远程控制开闭更加科学，能够更好的在盐碱地灌排处理时候最大量的排出盐分，保护植物的生长，利用天然降水，更加便利，实现生态管控的目标，符合生态农业的要求。该自动控制方法，利用天然降水，并对阀门的开关进进行自动控制，大大节约了人力物力。此外，灌排相关的阀门的自动开关都可以利用该方法进行处理。
26.随着科学技术的发展，人工智能自动化被应用到各个行业，而农业作为我国发展的支撑，就必须要智能化，这样取代传统的农工方式，才能促进农业的发展，因此利用这种智能控制灌排阀门的开关的方法，符合了科学学发展的智慧农业、智慧水利的要求，具有比较好的应用前景。
附图说明
27.图1为本发明一实施例的方法流程图；
28.图2为本发明一实施例中农田闸的分布示意图；
29.图3为本发明一实施例中单块农田示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
32.一种盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，包括：
33.获取实时天气预报信息，根据实时天气预报信息，得到实时降水量q；
34.响应于0＜q＜q
设
，继续开闸,并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1；
35.响应于q≥q
设
，记录当前时刻t为本次降水开始的时刻s
ja
(令s
ja
＝当前时刻t)，并判断系统是否为第一次运行，其中，j为系统循环次数，a为分组中农田对应的闸门编号；
36.响应于第一次运行j＝1，发出指令控制关闸蓄水；
37.响应于不是第一次运行j≥2，根据本次降水开始的时刻s
ja
和上次田地开闸放水时刻e
(j-1)a
，计算得到距离上次开闸放水的时间间隔s
ja-e
(j-1)a
，并判断距离上次开闸放水时间间隔s
ja-e
(j-1)a
是否达到田地排水晾干时间t2；
38.响应于j≥2，且s
ja-e
(j-1)a
≥t2，发出指令控制关闸蓄水；
39.响应于j≥2，且s
ja-e
(j-1)a
＜t2，发出指令控制开闸放水，并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1。
40.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，关闸蓄水过程中，响应于当前时刻t＞t1 s
ja
且t≥s
ja
za，发出指令控制开闸放水，并记录本次开闸放水时刻e
ja
，令本次开闸放水时刻e
ja
＝当前时刻t，j＝j 1；
41.其中，t1为上覆水盐离子浓度达到平衡的时间；za为每组编号为a的闸门对应的田需要水力停留时间。
42.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，za＝t1
△
t(a-1)，
43.其中，
△
t为同一组相邻两块田开闸放水的最优间隔时间；田地的水最长停留时间t0；n为按照面积分组数量。
44.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，根据农田本身土质和种植的作物的类型，确定田地的水最长停留时间t0、上覆水盐离子浓度达到平衡的时间t1、田地排水晾干时间t2；通过匹配对t1和t0的时间间隔和农田闸门数量，确定同一组相邻两块田开闸放水的最优间隔时间
△
t。
45.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，将农田分为n 组，每组分为若干块，同一组内每块农田的面积相同或相近，对每一组农田对应的闸门依次进行编号a，每组编号相同。
46.在一些实施例中，所述的盐碱地雨水灌排生态智能管控方法，所述q
设
为根据中雨及以上降水标准确定的雨量。进一步地，所述q
设
为10mm。
47.一种盐碱地雨水灌排生态智能管控装置，包括存储器；以及
48.耦接至所述存储器的处理器，所述处理器被配置为基于存储在所述存储器的指令执行所述的方法。
49.一种盐碱地雨水灌排生态智能管控系统，包括所述的智能管控装置，还包括：
50.闸门，一一对应安装在每组的每块农田的进出水口处，与所述智能管控装置相连，被配置为：接收所述智能管控装置发出的指令，执行开闸或者关闸动作。
51.在一些实施例中，所述闸门的高度根据农田单位的最高水位h来确定。
52.本发明提供一种盐碱地雨水灌排生态管智能控方法，接入天气预报后，先判断降雨强度和距离上次开闸放水的时间间隔，决定继续开闸还是关闸，进而根据降水量和水力停留时间，再次判断何时开闸放水；
53.其中，距离上次开闸放水的时间间隔，决定继续开闸还是关闸，操作步骤如下：
54.(1)根据所选区域的土质，种植植物的种类(一般为比较耐水浸泡的植物)，渠高进行实验，得到田地的水最长停留时间t0，进而根据上覆水盐离子浓度变化得到上覆水盐离子浓度达到平衡的时间t1。
55.(2)根据所选区农田面积，闸的数量，计算出田地排水晾干时间t2。
56.(3)从系统开始运行计算，时间记为t，本次降水开始的时刻s
ja
，系统开始运行时，将s
ja
赋值为0，根据天气预报信息，判断降水量q是否大于0mm，若是则判断是否大于等于10mm，若否则继续开闸，把本次降水开始的时刻更新为当前时刻，若是责令s
ja
＝当前时刻t，进而判断是否为第一次运行，若是则直接关闸蓄水，若否则判断与上次开闸放水时间间隔是否超过田地排水晾干时间t2，若否则继续开闸放水，将开闸放水时刻e
ja
进行更新，若是则关闸蓄水，计算蓄水时间，是否达到排放标准t2。
57.(4)再次，为了防止在雨季因统一开闸放水，对渠道的防洪造成压力对所选区域的渠道进行按照面积分组n，并编号a(a为正整数1、2、3
·····
)，每组编号相同，每个闸开始放水时间记为za＝t1
△
t(a-1)，判断对应农田地块的水力停留时间是否到达其排放标准，然后分批次进行开闸放水，并记录每个编号的闸开始放水的时刻e
ja
。
58.实施例1
59.首先收集资料，选取一整块农田进行分组，如图2所示，十块田分为a、b 两组，分别标为a
1、
a2、a3、a4、a5，b1、b2、b3、b4、b5，根据农田单位的最高水位为h＝0.08m，闸高为h＝0.5m(地下部分0.23m，地上部分0.27m)，根据气候和土壤条件通过实验测定田地土壤排水时间t2＝48h，选用比较耐水浸泡的植物t0＝70h(海水稻)，土壤中盐离子开始大量溶解在水里面的时间t1＝23h。每块农田按照图3方式，开挖闸口，安装可控制闸门。将安装好的阀门，标上分组号，连接电脑与控制器，则每组第一个运行如下：
60.a1在第一次运行时，t＝0,s
11
＝0，j＝1在运算开始时，接入天气预报，因为是第一
次运行，因此关闭所有分组中编号为1农田的闸门，等待降水，上午 10:31:46下中雨(q＝17＞10mm)，s
11
＝当前时刻，当系统时间t＞t1 s
11
时，此时可以开闸放水，则根据z1＝t1计算出为排水时刻，此时，两组1号闸门都打开排水，此时e
11
＝当前时刻，j＝2，则一次运行结束。
61.实施例2：
62.如图2所示，十块田分为a、b两组，分别标为a
1、
a2、a3、a4、a5，b1、 b2、b3、b4、b5，根据农田单位的最高水位为h＝0.08m，闸高为h＝0.5m(地下部分0.23m，地上部分0.27m)，根据气候和土壤条件通过实验测定田地土壤排水时间t2＝48h，选用比较耐水浸泡的植物t0＝70h(海水稻)，土壤中盐离子开始大量溶解在水里面的时间t1＝23h。每块农田按照图3方式，开挖闸口，安装可控制闸门。将安装好的阀门，标上分组号，连接电脑与控制器，则每组第一个运行如下：
63.a1第二次运行程序，s
21
＝0，早上6:00下中雨(q＝11mm),s
21
＝系统当前时刻，2≥2，则s
21-e
12
＜t2，此时继续保持开闸放水，e
21
＝当前时刻。j＝3，运行结束。
64.实施例3
65.如图2所示，十块田分为a、b两组，分别标为a
1、
a2、a3、a4、a5，b1、 b2、b3、b4、b5，根据农田单位的最高水位为h＝0.08m，闸高为h＝0.5m(地下部分0.23m，地上部分0.27m)，根据气候和土壤条件通过实验测定田地土壤排水时间t2＝48h，选用比较耐水浸泡的植物t0＝70h(海水稻等)，土壤中盐离子开始大量溶解在水里面的时间t1＝23h。每块农田按照图3方式，开挖闸口，安装可控制闸门。将安装好的阀门，标上分组号，连接电脑与控制器，则每组第一个运行如下：
66.第三次运行程序，s31＝0，天气预报显示，晴天(q＝0)，则续接入天气预报，继续这个循环，直到降雨q≥10，s31＝系统当前时刻，3≥2，s31-e21≥t2，开始关闸蓄水，直到系统时刻t＞t1 s31，则z1＝t1＜t-s31，开闸放水，e31＝当前时刻。第三次运行结束，j＝4。
67.实施例4
68.如图2所示，十块田分为a、b两组，分别标为a
1、
a2、a3、a4、a5，b1、 b2、b3、b4、b5，根据农田单位的最高水位为h＝0.08m，闸高为h＝0.5m(地下部分0.23m，地上部分0.27m)，根据气候和土壤条件通过实验测定田地土壤排水时间t2＝48h，选用比较耐水浸泡的植物t0＝70h(海水稻等)，土壤中盐离子开始大量溶解在水里面的时间t1＝23h。每块农田按照图3方式，开挖闸口，安装可控制闸门。将安装好的阀门，标上分组号，连接电脑与控制器，则每组第一个运行如下：
69.a1第四次运行程序，s
41
＝0，天气预报显示，夜里23：00有中雨(q＝14＞10)，s
41
＝系统当前时刻，4≥2，s
41-e
31
≥t2，开始关闸蓄水，直到系统时刻t＞ t1 s
41
，则z1＝t1＜t-s
41
，开闸放水，e
41
＝当前时刻，第四次运行结束，j＝5。
70.实施例5
71.如图2所示，十块田分为a、b两组，分别标为a
1、
a2、a3、a4、a5，b1、 b2、b3、b4、b5，根据农田单位的最高水位为h＝0.08m，闸高为h＝0.5m(地下部分0.23m，地上部分0.27m)，根据气候和土壤条件通过实验测定田地土壤排水时间t2＝48h，选用比较耐水浸泡的植物t0＝70h(海水稻等)，土壤中盐离子开始大量溶解在水里面的时间t1＝23h。每块农田按照图3方式，开挖闸口，安装可控制闸门。将安装好的阀门，标上分组号，连接电脑与控制器，则每组第一个运行如下：
72.a1第五次运行，s
51
＝0，天气预报显示14:00下雨(0＜q＝3＜10)，则继续开闸，e
51
＝当前时刻。第五次运行结束，j＝6。
73.实施例6
74.编号为a2在第一次运行时，t＝0,s
11
＝0，j＝1在运算开始时，接入天气预报，因为是第一次运行，因此关闭所有分组中编号为1的闸门，等待降水，上午 10:31:46下中雨(q＝17＞10mm)，s
11
＝当前时刻，当系统时间t＞t1 s
11
时，此时可以开闸放水，则根据z2＝t1
△
t计算出为排水时刻，此时，两组1号闸门都打开排水，此时e
11
＝当前时刻，j＝2，则一次运行结束。
75.本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本公开可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用非瞬时性存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
76.本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
77.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
78.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
79.至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
80.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。