【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及農業，尤其涉及一種智慧灌溉數據模型及玉米-大豆節水套種系統。
技術介紹
1、農業水資源的利用一直都有著利用率低，水資源的短缺與浪費并存的現象。水資源的有效利用是當前中國灌溉農業發展面臨的主要問題，節約用水，合理灌溉，發展節水農業，是一個帶有戰略性的問題，而解決這一問題的有效途徑之一就是通過監測作物水分的虧缺程度并進行準確地判斷。
2、相關技術中，在玉米-大豆間作群體中通常采用一體化數據系統進行灌溉，并對環境數據、農作物數據以及往期作業數據的統計分析，結合當前環境數據，提供最優的作業模型，以保證玉米-大豆間作群體生產過程中在不同階段所需的肥料或水分開以及特征開展相關作業，以全面提升玉米-大豆間作群體的生產效率和利用率。
3、然而，傳統的玉米-大豆數據模型系統中需現場操作且直接測量農作物，并獲得特征及需水信息，這樣費時費力，并且由于是接觸性測量，也對作物的生長具有一定的影響，同時系統還存在欠缺，灌溉管理和特征提取不科學，進而影響玉米-大豆的質量和產量。
技術實現思路
1、本專利技術為了傳統的玉米-大豆數據模型系統中需現場操作且直接測量農作物，并獲得特征及需水信息，這樣費時費力，并且由于是接觸性測量，也對作物的生長具有一定的影響，同時系統還存在欠缺，灌溉管理和特征提取不科學的問題，提供了一種智慧灌溉數據模型及玉米-大豆節水套種系統，所采用的技術方案如下：
2、根據本申請的第一方面，提供了一種智慧灌溉數據模型，包括數據收集模塊、特征提取模塊
3、所述特征提取模塊具體包括：三維重建單元、幾何特征提取單元、光能分配模型單元，其中，所述三維重建單元，用于將所述農作物生成三維冠層模型，所述幾何特征提取單元，用于提取所述農作物的幾何特征參數；
4、所述光能分配模型單元，用于模擬光能在所述農作物三維冠層中的分配和傳輸，其建立模型單元信息具體包括：初始化太陽位置、初始化輻射、添加輻射源、設置輻射參數；
5、通過對初始化太陽位置、初始化輻射、添加輻射源、設置輻射參數，獲得光能分配模型；
6、所述用戶界面與可視化模塊，用于基于所述農作物檢測和提取結果與智能控制自動化生成智慧灌溉數據報告。
7、優選的，還包括光能利用率計算模塊，用于基于構建的所述光能分配模型，計算光能利用效率，以獲取所述農作物的不同冠層結構對所述光能利用率的影響。
8、優選的，所述光能利用率計算模塊的具體步驟為：
9、1）設置當前時間，獲取太陽方向向量并設置輻射源方向；
10、2）計算太陽通量和漫射分數；
11、3）設置輻射源的通量；
12、4）運行輻射模型，并計算所述農作物的不同點云數據的輻射通量。
13、優選的，所述點云數據具體包括經緯度信息、大氣壓力信息、空氣溫度信息、相對濕度信息以及大氣渾濁度系數信息。
14、優選的，所述農作物為玉米-大豆間作群體。
15、優選的，所述幾何特征參數包括冠層重疊面積、玉米在大豆上方的冠層體積與密度、大豆冠層受直射的寬度和面積以及葉片離大豆的距離。
16、優選的，所述用戶界面與可視化模塊具體包括：數據上傳單元、查詢單元和導出單元，其中：所述數據上傳單元，用于基于所述農作物檢測和提取結果與智能控制自動化生成智慧灌溉數據報告，智慧灌溉數據報告包括當前農作物特征和相關參數；
17、所述查詢單元，用于獲取并查看所述農作物的模型和特征提取數據；
18、所述導出單元，用于將所述農作物的信息導出。
19、根據本專利技術的第二方面，提供了一種玉米-大豆節水套種系統，該系統基于第一方面所述智慧灌溉數據模型進行玉米-大豆套種的數據化種植監測和優化，同時設置有專用的滴灌系統。
20、優選的，多個滴灌帶，包括第一滴灌帶和第二滴灌帶，所述第一滴灌帶用于灌溉玉米，所述第二滴灌帶用于灌溉大豆；
21、管道，與多個所述滴灌帶相連，所述管道上設置有電磁閥，所述電磁閥用于連接或阻斷所述管道與所述滴灌帶之間的通道；
22、傳感器，設置于所述玉米和所述大豆之間，其中，所述玉米每兩行和所述大豆每三行均設置一個地膜；
23、控制系統，設置于所述管道的一側，并與所述傳感器、所述電磁閥電連。
24、優選的，所述管道包括第一分管道、第二分管道和總管道，所述第一分管道的一端與所述第一滴灌帶相連，另一端與所述總管道相連；
25、所述第二分管道的一端與所述第二滴灌帶相連，另一端與所述總管道連接；
26、所述傳感器為土壤監測設備，所述土壤監測設備設置有兩個，用于分別檢測所述大豆和所述玉米處的土壤水分值。
27、本專利技術與現有技術相比，所取得的技術進步在于：
28、本專利技術通過整合數據收集獲取點云數據、特征提取處理技術和光能分配模擬，實現了對農作物狀態的精確監控與分析，從而有效提高水資源的利用效率同時實現精細化管理，可以避免過度灌溉或干旱對冠層結構的不良影響，提高作物的生長質量和光能利用效率。
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1.一種智慧灌溉數據模型，其特征在于，包括數據收集模塊、特征提取模塊和用戶界面與可視化模塊，其中：所述數據收集模塊，用于基于實時監測現場種植地的農作物，獲取所述農作物點云數據，利用所述點云數據進行圖像校正、濾波和去噪等預處理；
2.根據權利要求1所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：還包括光能利用率計算模塊，用于基于構建的所述光能分配模型，計算光能利用效率，以獲取所述農作物的不同冠層結構對所述光能利用率的影響。
3.根據權利要求2所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述光能利用率計算模塊的具體步驟為：
4.根據權利要求1所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述點云數據具體包括經緯度信息、大氣壓力信息、空氣溫度信息、相對濕度信息以及大氣渾濁度系數信息。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述農作物為玉米-大豆間作群體。
6.根據權利要求5所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述幾何特征參數包括冠層重疊面積、玉米在大豆上方的冠層體積與密度、大豆冠層受直射的寬度和面積以及葉片離大
7.根據權利要求1所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述用戶界面與可視化模塊具體包括：數據上傳單元、查詢單元和導出單元，其中：所述數據上傳單元，用于基于所述農作物檢測和提取結果與智能控制自動化生成智慧灌溉數據報告，智慧灌溉數據報告包括當前農作物特征和相關參數；
8.一種玉米-大豆節水套種系統，其特征在于：該系統基于權利要求1-7任一項所述智慧灌溉數據模型進行玉米-大豆套種的數據化種植監測和優化，同時設置有專用的滴灌系統。
9.根據權利要求8所述的一種玉米-大豆節水套種系統，其特征在于：所述滴灌系統，包括：
10.根據權利要求9所述的一種玉米-大豆節水套種系統，其特征在于：所述管道包括第一分管道、第二分管道和總管道，所述第一分管道的一端與所述第一滴灌帶相連，另一端與所述總管道相連；
...【技術特征摘要】
1.一種智慧灌溉數據模型，其特征在于，包括數據收集模塊、特征提取模塊和用戶界面與可視化模塊，其中：所述數據收集模塊，用于基于實時監測現場種植地的農作物，獲取所述農作物點云數據，利用所述點云數據進行圖像校正、濾波和去噪等預處理；
2.根據權利要求1所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：還包括光能利用率計算模塊，用于基于構建的所述光能分配模型，計算光能利用效率，以獲取所述農作物的不同冠層結構對所述光能利用率的影響。
3.根據權利要求2所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述光能利用率計算模塊的具體步驟為：
4.根據權利要求1所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述點云數據具體包括經緯度信息、大氣壓力信息、空氣溫度信息、相對濕度信息以及大氣渾濁度系數信息。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種智慧灌溉數據模型，其特征在于：所述農作物為玉米-大豆間作群體。
6.根據權利要求5所述的一種智慧灌溉數據模...
【專利技術屬性】
技術研發人員：杜太生，段世名，陳世超，陳文聰，李翔宇，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：
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