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一种基于经验模型的水资源调度优化方法 

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摘要:本发明提供一种基于经验模型的水资源调度优化方法,涉及灌溉水资源分配技术领域,本发明通过采集和分析每个生长阶段的历史灌溉数据,结合农田光谱反射数据和环境数据,构建了作物生长系数模型,确定作物在不同生长阶段的调整系数,通过采集当前待灌溉农田作物的种类和生长阶段,利用历史灌溉数据来确定调整系数,匹配作物的生长阶段和种类所对应的最佳调整系数,通过实时采集农田的光谱反射数据和环境数据,构建了当前作物调整系数,结合最佳调整系数生成作物需水量,最后通过设置灌溉优先级,结合最佳灌溉量对灌区内的各个农田的灌溉水资源进行调配,确保了水资源在不同农田之间的合理分配,优化了灌区的整体水资源配置。

主权项:1.一种基于经验模型的水资源调度优化方法,其特征在于,具体步骤包括:步骤1:将农田中种植作物的生长周期划分为不同的生长阶段,采集每个生长阶段的多组历史灌溉数据,所述历史灌溉数据包括灌溉量、环境数据、灌溉前一天和后一天的农田光谱反射数据;步骤2:构建作物生长系数模型,输入采集的每个生长阶段的历史灌溉数据,确定作物各个生长阶段的调整系数,依据待灌溉农田内的种植作物的生长阶段,确定当前作物调整系数;步骤3:采集环境数据和前一天待灌溉农田的光谱反射数据构成实时数据集,依据实时数据集生成作物生长阶段系数,基于作物生长阶段系数和当前作物调整系数构建分析模型,生成作物需水量;步骤4:采集多组待灌溉农田的土壤样本,对土壤样本进行分析,获得土壤质地数据、有机质含量数据和土壤有效水分含量数据,依据土壤质地数据、有机质含量数据和土壤有效水分含量数据生成用于反映土壤保水能力的土壤类型指数;步骤5:基于作物需水量和土壤类型指数构建最佳灌溉量模型,结合待灌溉农田的面积,确定待灌溉农田的最佳灌溉量,采集灌区内各个待灌溉农田的作物类型,并结合农田的土壤类型指数确定灌溉优先级;步骤6:获取灌区内的灌溉的总供水量,并按照灌溉优先级和农田的最佳灌溉量对灌区内的各个农田的灌溉水资源进行调配;所述灌溉量为单位面积的灌溉水量,农田光谱反射数据包括近红外波段的反射率、红光波段的反射率、红边波段的反射率、蓝光波段的反射率和短红外波段的反射率,近红外波段的波长范围为,红光波段的波长范围为,短红外波段波长范围为,红边波段的波长范围为,蓝光波段的波长范围为,所述环境数据包括农田所处环境的平均温度、平均湿度和平均光照强度;构建作物生长系数模型所依据的逻辑为:依据历史灌溉数据中每天的农田光谱反射数据生成当天作物的植被指数、叶绿素指数和水分指数;将历史灌溉数据中,每天对应的植被指数、叶绿素指数和水分指数,以及对应的平均温度、平均湿度和平均光照度相结合,生成历史作物生长系数;将每组历史灌溉数据的灌溉量、环境数据、灌溉前一天、后一天的农田光谱反射数据对应的历史作物生长系数相关联,构成环境因子数据集,构成的环境因子数据集为: 其中,表示第类作物中,处于第个生长阶段的第组历史数据构成的环境因子数据集,、和分别表示第类作物中,处于第个生长阶段的第组历史灌溉数据中前一天和后一天的历史作物生长系数、灌溉量;根据相同作物种类、相同生长阶段对应的多组环境因子数据集,筛选出灌溉效果指数最大的环境因子数据集,将该环境因子数据集对应的灌溉量设定为最佳灌溉参考量,灌溉效果指数生成所依据的逻辑为: 其中,表示第类作物中,处于第个生长阶段的第组历史数据构成的环境因子数据集的灌溉效果指数;构建作物生长系数模型,确定该作物种类、该生长阶段的调整系数,所依据的公式为: 其中,表示第类、处于第个生长阶段的作物的调整系数,表示第类、处于第个生长阶段的作物对应的最佳灌溉参考量,表示最佳灌溉参考量对应的环境因子数据集中,灌溉前一天的历史作物生长系数,表示种植作物的类型的编号,表示生成阶段的编号,表示历史数据的编号;生成对应作物的植被指数、叶绿素指数和水分指数,所依据的公式为: 其中,、和分别表示植被指数、叶绿素指数和水分指数,、、、和分别表示近红外波段的反射率、红光波段的反射率、红边波段的反射率、蓝光波段的反射率和短红外波段的反射率;依据植被指数、叶绿素指数和水分指数,以及平均温度、平均湿度和平均光照度生成历史作物生长系数,所依据的公式为: 其中,表示历史作物生长系数,、和分别表示农田环境的平均温度、平均湿度和平均光照强度;依据待灌溉农田内的种植作物的生长阶段,确定当前作物调整系数所依据的逻辑为:遍历基于历史灌溉数据构建的各个种类作物的各个生长阶段的调整系数,寻找作物种类相同且生长阶段相同的历史灌溉数据生成的调整系数,将其定义为当前作物调整系数;根据实时数据集生成作物生长阶段系数的具体逻辑为:依据实时数据集中前一天待灌溉农田的光谱反射数据生成作物的判断植被指数、判断叶绿素指数和判断水分指数,所依据的公式为: 其中,、和分别表示判断植被指数、判断叶绿素指数和判断水分指数,、、、、分别表示实时数据集中前一天待灌溉农田的光谱反射数据中的近红外波段的反射率、红光波段的反射率、红边波段的反射率、蓝光波段的反射率和短红外波段的反射率;依据判断植被指数、判断叶绿素指数和判断水分指数,以及实时数据集中的环境数据生成作物生长阶段系数,所依据的公式为: 其中,表示作物生长阶段系数,、和分别表实时数据集中前一天待灌溉农田的环境数据中的平均温度、平均湿度和平均光照强度。

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