本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)，特別是涉及一種作物灌溉方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、灌溉用水管理的核心是計(jì)劃用水，目前計(jì)劃用水通常分為靜態(tài)用水和動(dòng)態(tài)用水。其中靜態(tài)用水采用的做法是根據(jù)歷史資料預(yù)先編制一套靜態(tài)用水方案，根據(jù)實(shí)際情況再對(duì)方案進(jìn)行臨時(shí)修訂。而實(shí)際生產(chǎn)中，灌區(qū)內(nèi)的氣象因素、作物因素、土壤因素、水資源狀況及渠系工況等并非與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)情況完全吻合，用水計(jì)劃往往無(wú)法滿足實(shí)際灌溉要求。動(dòng)態(tài)用水為采用基于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的作物動(dòng)態(tài)灌溉水模型進(jìn)行灌溉，但是作物動(dòng)態(tài)灌溉水模型精度不佳，造成用水計(jì)劃也無(wú)法滿足實(shí)際灌溉要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種作物灌溉方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，可提高aquacrop模型的精度，進(jìn)而使用水計(jì)劃滿足實(shí)際灌溉需求。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種作物灌溉方法，包括：

4、獲取樣本集以及作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)；所述樣本集包括作物的歷史生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、歷史田間管理數(shù)據(jù)、歷史土壤參數(shù)數(shù)據(jù)、歷史產(chǎn)量以及所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)；

5、采用所述樣本集以及預(yù)設(shè)灌溉量對(duì)aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的aquacrop模型；

6、根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及所述作物的作物系數(shù)得到所述作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量；

7、以所述作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)以及所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)為輸入，以所述第一灌溉水預(yù)測(cè)量為輸出，采用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型；

8、將所述作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)輸入所述訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型得到第二灌溉水預(yù)測(cè)量；

9、以所述作物的預(yù)設(shè)灌溉量與所述作物的第二灌溉水預(yù)測(cè)量的差值為0為目標(biāo)，對(duì)所述訓(xùn)練好的aquacrop模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化后的aquacrop模型；

10、以作物產(chǎn)量最大且灌溉水總量最小為目標(biāo)，采用所述優(yōu)化后的aquacrop模型進(jìn)行灌溉。

11、可選的，采用所述樣本集以及預(yù)設(shè)灌溉量對(duì)aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的aquacrop模型，具體包括：

12、以所述預(yù)設(shè)灌溉量和所述樣本集中作物的歷史生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、歷史田間管理數(shù)據(jù)、歷史土壤參數(shù)數(shù)據(jù)以及所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)為輸入，以所述樣本集中作物的歷史產(chǎn)量為輸出對(duì)所述aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的aquacrop模型。

13、可選的，根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及所述作物的作物系數(shù)得到所述作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，具體包括：

14、根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及彭曼公式得到參照作物蒸發(fā)蒸騰量；

15、根據(jù)公式w1＝kcet0-p計(jì)算作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，其中，w1表示作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，kc表示作物的作物系數(shù)，et0表示參照作物蒸發(fā)蒸騰量，p表示每日有效降雨量。

16、可選的，所述每日有效降雨量的計(jì)算公式為：

17、其中，pm表示每日降雨量，mm表示毫米。

18、一種作物灌溉系統(tǒng)，包括：

19、獲取模塊，用于獲取樣本集以及作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)；所述樣本集包括作物的歷史生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、歷史田間管理數(shù)據(jù)、歷史土壤參數(shù)數(shù)據(jù)、歷史產(chǎn)量以及所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)；

20、aquacrop模型訓(xùn)練模塊，用于采用所述樣本集以及預(yù)設(shè)灌溉量對(duì)aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的aquacrop模型；

21、第一灌溉水預(yù)測(cè)量確定模塊，用于根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及所述作物的作物系數(shù)得到所述作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量；

22、動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練模塊，用于以所述作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)以及所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)為輸入，以所述第一灌溉水預(yù)測(cè)量為輸出，采用深度學(xué)習(xí)算法對(duì)動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型；

23、第二灌溉水預(yù)測(cè)量確定模塊，用于將所述作物所在站點(diǎn)的未來(lái)氣象數(shù)據(jù)輸入所述訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型得到第二灌溉水預(yù)測(cè)量；

24、aquacrop模型優(yōu)化模塊，用于以所述作物的預(yù)設(shè)灌溉量與所述作物的第二灌溉水預(yù)測(cè)量的差值為0為目標(biāo)，對(duì)所述訓(xùn)練好的aquacrop模型參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化得到優(yōu)化后的aquacrop模型；

25、灌溉模塊，用于以作物產(chǎn)量最大且灌溉水總量最小為目標(biāo)，采用所述優(yōu)化后的aquacrop模型進(jìn)行灌溉。

26、可選的，所述aquacrop模型訓(xùn)練模塊，具體包括：

27、aquacrop模型訓(xùn)練單元，用于以所述預(yù)設(shè)灌溉量和所述樣本集中作物的歷史生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、歷史田間管理數(shù)據(jù)、歷史土壤參數(shù)數(shù)據(jù)以及所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)為輸入，以所述樣本集中作物的歷史產(chǎn)量為輸出對(duì)所述aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的aquacrop模型。

28、可選的，所述第一灌溉水預(yù)測(cè)量確定模塊，具體包括：

29、參照作物蒸發(fā)蒸騰量計(jì)算單元，用于根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及彭曼公式得到參照作物蒸發(fā)蒸騰量；

30、第一灌溉水預(yù)測(cè)量計(jì)算單元，用于根據(jù)公式w1＝kcet0-p計(jì)算作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，其中，w1表示作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，kc表示作物的作物系數(shù)，et0表示參照作物蒸發(fā)蒸騰量，p表示每日有效降雨量。

31、可選的，所述每日有效降雨量的計(jì)算公式為：

32、其中，pm表示每日降雨量，mm表示毫米。

33、一種電子設(shè)備，包括：

34、存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，所述處理器運(yùn)行所述計(jì)算機(jī)程序以使所述電子設(shè)備執(zhí)行根據(jù)上述所述的作物灌溉方法。

35、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述所述的作物灌溉方法。

36、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開(kāi)了以下技術(shù)效果：

37、本發(fā)明結(jié)合aquacrop作物模型與作物動(dòng)態(tài)灌溉水模型耦合，反復(fù)迭代，直至兩種模型灌溉水預(yù)測(cè)量差值為0，提高aquacrop模型的精度，得出最優(yōu)的aquacrop模型，進(jìn)而使用水計(jì)劃滿足實(shí)際灌溉需求。

技術(shù)特征：

1.一種作物灌溉方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物灌溉方法，其特征在于，采用所述樣本集以及預(yù)設(shè)灌溉量對(duì)aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練得到訓(xùn)練好的aquacrop模型，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物灌溉方法，其特征在于，根據(jù)所述作物所在站點(diǎn)的歷史氣象數(shù)據(jù)以及所述作物的作物系數(shù)得到所述作物的第一灌溉水預(yù)測(cè)量，具體包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的作物灌溉方法，其特征在于，所述每日有效降雨量的計(jì)算公式為：

5.一種作物灌溉系統(tǒng)，其特征在于，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的作物灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述aquacrop模型訓(xùn)練模塊，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的作物灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述第一灌溉水預(yù)測(cè)量確定模塊，具體包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的作物灌溉系統(tǒng)，其特征在于，所述每日有效降雨量的計(jì)算公式為：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，其存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的作物灌溉方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種作物灌溉方法、系統(tǒng)、電子設(shè)備及介質(zhì)，涉及農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括：采用樣本集以及預(yù)設(shè)灌溉量對(duì)Aquacrop模型進(jìn)行訓(xùn)練；根據(jù)歷史氣象數(shù)據(jù)以及作物系數(shù)得到第一灌溉水預(yù)測(cè)量；以未來(lái)氣象數(shù)據(jù)以及歷史氣象數(shù)據(jù)為輸入，以第一灌溉水預(yù)測(cè)量為輸出，對(duì)動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練；將未來(lái)氣象數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的動(dòng)態(tài)灌溉水預(yù)測(cè)模型得到第二灌溉水預(yù)測(cè)量；以預(yù)設(shè)灌溉量與第二灌溉水預(yù)測(cè)量的差值為0為目標(biāo)，對(duì)訓(xùn)練好的Aquacrop模型進(jìn)行優(yōu)化；以作物產(chǎn)量最大且灌溉水總量最小為目標(biāo)，采用優(yōu)化后的Aquacrop模型進(jìn)行灌溉。本發(fā)明提高Aquacrop模型的精度，進(jìn)而使用水計(jì)劃滿足實(shí)際灌溉需求。

技術(shù)研發(fā)人員：孫世坤,董佳慧,史振輝,戰(zhàn)國(guó)隆,王玉寶,陰亞麗,欒曉波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北農(nóng)林科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21