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申请/专利权人：高精地基导航授时南京研究院有限公司

摘要：本发明公开了一种免灌溉的北斗沙漠集水植树系统，涉及灌溉植树技术领域，其包括集水模块、储水模块、图像处理模块、灌溉判断模块、灌溉预估模块、控制调度模块；集水模块用于收集雨水与露珠，储水模块用于存储收集到的水量，图像处理模块用于通过采集植物图像判断植物当前水分状态，灌溉判断模块用于判断是否需要对植物进行灌溉，灌溉预估模块用于计算植物所需灌溉水量；控制调度模块用于根据计算所需灌溉水量对植物进行灌溉；本发明能够根据植物的水分状态进行初步灌溉判断，并通过计算出的所需灌溉水量进行精准灌溉，节省人力，有效节约水资源，提高沙漠植树的灌溉效率，增加植物的成活率。

主权项：1.一种免灌溉的北斗沙漠集水植树系统，其特征在于：包括集水模块、储水模块、图像处理模块、灌溉判断模块、灌溉预估模块、控制调度模块，其中：集水模块用于收集雨水与沙漠中昼夜温差大凝结的露珠；储水模块用于存储收集到的水量，并配置有水位测针传感器，用于精准测量储水容器中水量；图像处理模块用于采集植物图片，并通过训练的状态识别模型对植物图像进行识别，判断植物当前的水分状态；灌溉判断模块用于根据所述水分状态初步判断是否需要对植物进行灌溉；灌溉预估模块用于通过北斗卫星导航系统对植物进行精准定位，结合遥感技术以及气象数据，制定基于植物蒸散量以及土壤含水量变化的灌溉策略，计算得到植物的所需灌溉水量；控制调度模块用于从所述储水模块中释放出所需灌溉水量对缺水植物实施精准灌溉；所述灌溉判断模块判断是否需要对植物进行灌溉补水具体包括：若水分识别单元输出当前植物水分状态为正常状态或轻微缺水，则无需对植物进行灌溉；若水分识别单元输出当前植物水分状态为中度缺水或重度缺水，需要对植物进行灌溉，输出植物缺水预警信息；所述灌溉预估模块具体还包括定位采集单元、灌溉分析单元，其中：定位采集单元用于通过北斗卫星导航系统获取每株植物的具体位置信息，还用于收集土壤数据以及气象数据，包括土壤湿度、温度、风速、气压、大气湿度、太阳辐射强度；灌溉分析单元用于根据制定的灌溉策略，对植物进行精准灌溉；所述灌溉策略根据植物蒸散量以及土壤的含水量变化进行制定，具体方式如下：S10：根据定位采集单元采集到的数据计算第i天植物的参考蒸散量；S20：通过参考蒸散量计算对植物进行充分灌溉后第i天的植物实际蒸散量，计算公式如下： ；其中，表示第i天植物的实际蒸散量，为根据植物处于不同生长期的修正系数；S30：根据不同地下深度的土壤含水量，构建一个土壤综合含水量评估模型，用于计算进行充分灌溉后第i天的土壤的综合含水量，计算公式如下： ；其中，表示第i天的土壤综合含水量，、表示不同的地下深度，，表示地下深度分别为、处第i天的土壤含水量，，表示根据土壤特性和植物特性确定的权重系数，表示为土壤深度对水分有效性的衰减系数；S40：构建灌溉水量判断函数用于计算植物所需灌溉水量对植物进行精准灌溉；所述灌溉水量判断函数如下： ；其中，表示第i天对土壤的所需灌溉水量，n表示植物充分灌溉后的天数，表示土壤田间持水量，表示凋萎点土壤含水量，表示预设灌溉水量，表示根据适宜植物生长的土壤水基质势系数变化的土壤水分胁迫修正系数，h表示适宜植物生长的土壤水基质势系数；所述储水模块的进水口与所述集水模块相连，用于雨水或露珠进入储水容器，所述储水模块的出水口与所述灌溉预估模块联通，用于释放植物所需预计灌溉水量；所述图像处理模块具体还包括图像采集单元、水分识别单元，其中：图像采集单元用于通过高清摄像头按照固定采集频率来拍摄完整的植物图像；水分识别单元用于将拍摄的植物图像进行预处理后，输入到状态识别模型中进行植物水分状态识别；所述水分识别单元中对植物进行预处理具体包括：对植物图像进行剪裁，去除图像中的无关背景，仅保留植物主体；对图像进行白平衡调整和伽马校正，以获得植物真实色彩反应植物状态；调整植物图像的对比度和亮度，以增强植物特征的可见性；通过边缘监测算法凸显叶片边缘特征和脉络结构。

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