CN106508626A - 试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法。本发明提供的试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，包括首部装置及灌水装置，首部装置包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；数据采集单元用于采集栽培装置的含水量及灌溉总用水量；胁迫灌溉控制单元根据数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；供水控制单元用于根据所需灌溉量控制灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。本申请基于数据采集单元能实时监测栽培装置的含水量，辅以数据标定算法得到最优灌水量，准确度高，且改变了单一测量控水方式，实现不同梯度水分胁迫试验的需求。

Description

试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法

技术领域

本发明涉及农业智能装备技术领域，尤其涉及一种试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法，具体涉及一种能提高水分利用效率且能实时诊断、定点定位、适时适量、处方供水的试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法。

背景技术

当前，发展节水灌溉、提高水分利用效率是缓解水资源紧缺、保障粮食安全的关键途径。全面推广农艺节水技术，即推广菜田高效精量节水、旱作农业节水、大田作物节水、水肥一体化等技术，是保障我国农业用水安全、稳定和高效的重要手段。作物生理需水与用水、精确控制灌溉等方向成为现代节水农业的研究热点，即根据作物需水量和需水规律，实时诊断、定点定位、适时适量、处方供水，寻求适度水分胁迫阈值以谋求最高的水分利用效率一直备受关注，国、内外学者在作物水分检测、节水灌溉和生理生长指标反馈等方面做了大量研究。

确定合理的灌溉量和灌水时间是灌水管理最重要的措施，直接获取与作物水分利用过程密切相关的生理生态信息，可以快速、直接、精确地反映作物水分状况，进而确定适宜的灌溉用水量。作物水分状态通常可以从土壤、环境和作物三个方面着手进行检测，常用的测量参数包括：土壤类(土壤含水量、土壤水势等)、环境类(温湿度、总辐射和净辐射等)和作物类(叶色、叶角、叶片卷曲程度、叶水势、茎水势、叶片相对含水量、植物茎直径的变化(Liner Variable Differential Transformer，LVDT)、叶气孔平均开张度、气孔水汽扩散阻力、叶温或冠层温度、植株生理电阻变化、叶片或冠层光合速率、蒸腾速率和作物光谱反射率等。基于作物生理生态指标信息计算灌溉量，主要通过测定相关的土壤信息、环境参数与生长数据的动态变化，获取不同生育期不同水分胁迫下的灌溉反馈指标，分析不同水分处理条件下生理生态信息变化规律，建立作物需水信息模型与精量灌溉模型。因此，研究过程中准确获取土壤水分信息，对于灌溉策略制定与灌溉模型构建显得尤为重要，为此需要开展大量的水分胁迫与水利用效率的田间试验。

多年的试验研究与应用实践表明，在进行作物水分胁迫试验时，如何准确、稳定、有效控制土壤水分成为一个技术难点。目前常用的控制方法有称重法、时域反射仪测定法(Time-Domain Reflectometry，TDR)、人工控水法等，这些方法实施起来比较费时费力、测定时间不容易把控且实时性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是：提供一种能提高水分利用效率且能实时诊断、定点定位、适时适量、处方供水的试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法，以解决现有的控制土壤水分的实施方法存在费时费力、测定时间不容易把控、实时性较差的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，包括首部装置及灌水装置，所述首部装置包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；所述数据采集单元用于采集所述栽培装置的含水量及灌溉总用水量；所述胁迫灌溉控制单元根据所述数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；所述供水控制单元用于根据所述所需灌溉量控制所述灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。

其中，所述数据采集单元包括水分传感器，所述水分传感器用于采集所述栽培装置的含水量及灌溉总用水量，并将其传输至所述胁迫灌溉控制单元。

其中，所述灌水装置包括灌溉盛水器及与所述供水控制单元连接的总水泵，所述灌溉盛水器设有出水管，所述出水管的出口朝向所述栽培装置设置，用于为所述栽培装置供水；所述出水管上设有电磁阀及所述总水泵，所述电磁阀由所述供水控制单元控制开关。

其中，所述灌水装置还包括一端与所述出水管连接，另一端设有滴灌器的滴灌管道，所述滴灌器的开口朝向所述栽培装置设置；所述滴灌管道与所述出水管的连接处安装有流量计及旁通阀，所述流量计及旁通阀均与所述供水控制单元连接。

其中，所述滴灌器为滴箭或流量可调式滴头。

其中，所述灌溉盛水器设有与水源连接的进水管，所述进水管上设有球阀，所述球阀由所述供水控制单元控制开关。

其中，所述进水管上还设有过滤器，且所述过滤器设于所述球阀与所述灌溉盛水器之间。

本发明还提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统的数据标定方法，包括如下操作步骤：

步骤1、将待灌溉栽培区域划分为若干个处理组，处理组的数量计为m；每个所述处理组划分为若干个处理个体，每个所述处理组的个体数均记为n；

步骤2、设置每个所述处理组的灌水上限值β_max及灌水下限值β₀，检测并采集每个所述处理个体的含水量X_i，引入标志测量精度的特征数值“权”数W_i，假设每个所述处理组均对每个所述处理个体进行等精度检测，则每个所述处理组的含水量真实值的加权融合估计值为：

其中

针对每个所述处理个体进行称重并同步记录冠层温度，得到每个所述栽培处理个体的重量及冠层温度，并将其与每个所述栽培处理个体的含水量共同作为输入层节点参数；基于传递函数(0，1)S型函数f(x)＝1/(1+e^-x)，进行融合仿真，获取中间层节点函数为其中，X_j为节点参数的输入值，w_ij为测量权值，θ_i为节点阀值；输出层节点函数为y_k＝f(∑T_jk×O_j-q_k)，其中，T_ij为连接权值，q_k为节点阀值，y_k即为每个所述处理组的含水量融合值；其中，i指的是第i个所述待灌溉栽培处理个体，1≤i≤n；j指的是第j个输入层节点参数，1≤j≤3；k指的是第k个所述处理组，1≤k≤m；

步骤3、当所述处理组的含水量融合值低于其对应的所述灌水下限值时，计算所需灌溉量并开始灌水；

步骤4、当实际灌溉量达到所述计算所需灌溉量时，停止灌水。

其中，在步骤3中，所述所需灌溉量的计算公式为：

I＝0.1(β_max-β₀)γZP/η

式中，I为灌溉量；β_max为灌水上限值；β₀为灌水下限值；γ为土壤容重；Z为计划湿润层深度；P为土壤湿润比；η为灌溉水利用效率。

其中，在步骤3中，灌水方式采用自动灌水工作模式。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，其包括首部装置及灌水装置，首部装置包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；数据采集单元用于采集栽培装置的含水量及灌溉总用水量；胁迫灌溉控制单元根据数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；供水控制单元用于根据所需灌溉量控制灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。本申请通过自动化程度较高的数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元的集成，基于数据采集单元能实时监测当前栽培装置的含水量，辅以数据标定算法与计算方法，得到最优灌水量，准确度高，可靠性强，方便科研人员试验需要时的灵活设计与系统布局；本申请提供的试验水分胁迫控制灌溉系统，基于信息化测试手段、自动化测控技术与过程化管理策略，部分替代或全部替代人工控水，改变了传统的单一测量控水方式，实现不同梯度水分胁迫试验的需求。

附图说明

图1是本发明一种试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法实施例的试验水分胁迫控制灌溉系统的结构示意图；

图2是本发明一种试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法实施例的试验水分胁迫控制方法的流程图；

图3是本发明一种试验水分胁迫控制灌溉系统及其数据标定方法实施例的试验水分胁迫控制灌溉系统中各组处理组中水分传感器的布置示意图。

图中：1：滴灌管道；2：旁通阀；3：流量计；4：电磁阀；5：滴箭；6：水分传感器；7：栽培盆；8：总水泵；9：灌溉盛水器；10：过滤器；11：首部装置；12：球阀；13：水源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，其包括首部装置11及灌水装置，首部装置11包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；数据采集单元用于采集栽培装置的含水量及灌溉总用水量；胁迫灌溉控制单元根据数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；供水控制单元用于根据所需灌溉量控制灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。具体地，在本实施例中，栽培装置包括栽培介质、栽培盆7及附属栽培措施，整个栽培装置按照栽培作物所属技术措施进行管理与种植；将待灌溉的栽培盘划分为若干个处理组，每个处理组包括多个栽培盆7，本申请基于包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元的首部装置11，根据各个处理组各自的灌水上限及灌水下限值，比对基于数据标定算法计算后得到的含水量融合值与灌水下限值，若含水量融合值低于灌水下限值，则通过供水控制单元控制灌水装置为栽培装置供水，直至实际灌溉量达到计算所需灌溉量时，停止灌水。通过设有上述控制系统，改变了传统的单一测量控水方式，实现不同梯度水分胁迫试验的需求，即能针对各个处理组的不同需求进行灌溉。

本申请通过设有自动化程度高的数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元，基于数据采集单元能实时监测当前栽培装置的含水量，辅以数据标定算法与计算方法，得到最优灌水量，准确度高，可靠性强，方便科研人员试验需要时的灵活设计与系统布局；本申请提供的试验水分胁迫控制灌溉系统，基于信息化测试手段、自动化测控技术与过程化管理策略，部分替代或全部替代人工控水，改变了传统的单一测量控水方式，实现不同梯度水分胁迫试验的需求。

具体地，数据采集单元包括水分传感器6，水分传感器6用于采集栽培装置的含水量及灌溉总用水量，并将其传输至胁迫灌溉控制单元。具体地，每个栽培盆7对应地设有一个水分传感器6，通过水分传感器6检测得到栽培装置的含水量及灌溉总用水量，并将此参数值作为胁迫灌溉控制单元用于计算每个处理组的含水量融合值的基础数据。

具体地，灌水装置包括灌溉盛水器9及与供水控制单元连接的总水泵8，灌溉盛水器9存储灌溉栽培作物的水，灌溉盛水器9设有出水管，出水管的出口朝向栽培装置设置，用于为栽培装置供水；出水管上设有电磁阀4及总水泵8，电磁阀4由供水控制单元控制开关。当需进行灌溉作业时，通过供水控制单元控制电磁阀4及总水泵8，将灌溉盛水器9里的水通过出水管输送至栽培盆7中，自动化程度高，无需人工操作，提高了灌溉效率。特别的，为防止长绿藻，需要将灌溉盛水器9用锡箔纸包裹。

进一步地，灌水装置还包括一端与出水管连接，另一端设有滴灌器的滴灌管道1，滴灌器的开口朝向栽培装置设置；滴灌管道1与出水管的连接处安装有流量计3及旁通阀2，流量计3及旁通阀2均与供水控制单元连接。优选地，滴灌器为滴箭5或流量可调式滴头。在本实施例中，灌水装置主要负责将灌溉用水按照既定程序即一定的灌溉时长、灌溉时间和灌溉水量对每个处理组进行灌水，滴灌管道1采用PE管制成；滴箭5采用可调可雾化可关闭的一体化喷头，其根据水压大小自由调节，喷雾与滴灌可自由切换；当需要喷雾时，关闭滴灌；需要进行滴灌时，关闭喷雾即可。同时，通过设有流量计3，在提高灌溉效率的基础上，也提高了灌溉量的精确度，可靠性强。

进一步地，灌溉盛水器9设有与水源13连接的进水管，进水管上设有球阀12，球阀12由供水控制单元控制开关；进水管上还设有过滤器10，且过滤器10设于球阀12与灌溉盛水器9之间。为保证长时间的试验周期，本申请中的灌溉盛水器9通过进水管连接一水源13，为保证水源13的质量，在球阀12与灌溉盛水器9之间设有过滤器10。

值得说明的是，供水控制单元主要负责整个试验水分胁迫控制灌溉系统中的总水泵8与各处理组电磁阀4开启与关闭及手动自动两种模式的无痕切换；具体地，手动模式下，可自由开启与操作供水控制单元的任意开关量，包括总水泵8、电磁阀4等；自动模式下，供水控制单元根据胁迫灌溉控制单元所设定的灌水上限值、灌水下限值，并根据这些参数值计算出的灌溉水量进行灌溉时长决策，进而达到按需自动进行灌溉的目的。

本发明还提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统的数据标定方法，其包括如下操作步骤：

步骤1、将待灌溉栽培区域划分为若干个处理组，处理组的数量计为m；每个处理组划分为若干个处理个体，每个处理组的个体数均记为n；处理组及每个处理组包括处理个体的数量均根据具体的试验实施条件来决定；

步骤2、设置每个所述处理组的灌水上限值β_max及灌水下限值β₀，检测并采集每个所述处理个体的含水量X_i，i指的是第i个所述待灌溉栽培处理个体，1≤i≤n；引入标志测量精度的特征数值“权”数W_i，假设每个所述处理组均对每个所述处理个体进行等精度检测，则每个所述处理组的含水量真实值的加权融合估计值为：

其中

针对每个所述处理个体进行称重并同步记录冠层温度，得到每个所述栽培处理个体的重量及冠层温度，并将其与所述每个处理个体的含水量共同作为输入层节点参数；基于传递函数(0，1)S型函数f(x)＝1/(1+e^-x)，进行融合仿真，获取中间层节点函数为其中，X_j为节点参数的输入值，w_ij为测量权值，θ_i为节点阀值；输出层节点函数为y_k＝f(∑T_jk×O_j-q_k)，其中，T_ij为连接权值，q_k为节点阀值，y_k即为每个所述处理组的含水量融合值；其中，i指的是第i个所述待灌溉栽培处理个体，1≤i≤n；j指的是第j个输入层节点参数，1≤j≤3；k指的是第k个所述处理组，1≤k≤m；

步骤2、设置每个处理组的灌水上限值β_max及灌水下限值β₀，检测并采集每个处理个体的含水量X_i；水分胁迫试验中，每个处理组的含水量均通过水分传感器6进行感知与记录，获取的数据较好地接近真实值，但是组内各个栽培盆7间仍存在着不等精度的测量结果，为表征各个数据不同精度和重要程度，引入标志测量精度的特征数值“权”数W_i，接近处理组真实值的数据误差小，权数应大，与处理组真实值差距较大的数据误差大，权数应小，将测量的各个数据按照精度分别乘以权数再进行平均值处理，有利于提高测量数据的准确性；假设每个处理组均对每个处理个体进行等精度检测，则每个处理组的含水量真实值的加权融合估计值为：

其中

针对每个处理个体进行称重并同步记录冠层温度，得到栽培盆7(处理个体)的重量及冠层温度，并将其与每个栽培盆的含水量共同作为输入层节点参数；基于传递函数(0，1)S型函数f(x)＝1/(1+e^-x)，进行融合仿真，获取中间层节点函数为其中，X_j为节点参数的输入值，w_ij为测量权值，θ_i为节点阀值；输出层节点函数为y_k＝f(∑T_jk×O_j-q_k)，其中，T_ij为连接权值，qk为节点阀值，y_k即为每个所述处理组的含水量融合值；其中，i指的是第i个所述待灌溉栽培处理个体，1≤i≤n；j指的是第j个输入层节点参数，1≤j≤3；k指的是第k个所述处理组，1≤k≤m；

步骤3、当处理组的含水量融合值低于其对应的灌水下限值时，计算所需灌溉量并开始灌水；具体地，首部装置11还包括一个决策模块，决策模块用于判断处理组的含水量融合值是否达到对应的灌水下限值，若达到则传递一个信号给供水控制单元，使其控制灌水装置为栽培装置供水，若未达到，则不发送信号并继续监测栽培装置的含水量；

步骤4、当实际灌溉量达到计算所需灌溉量(即额定灌水量)时，停止灌水。具体地，通过上述决策模块，当实际灌溉量达到计算所需灌溉量时，若达到则传递一个信号给供水控制单元，使其控制灌水装置停止为栽培装置供水，若未达到，则不发送信号并重新对各个处理组进行计量并继续灌溉，直至达到计算所需灌溉量时，停止灌水。

在步骤3中，所需灌溉量的计算公式为：

I＝0.1(β_max-β₀)γZP/η

式中，I为灌溉量；β_max为灌水上限值；β₀为灌水下限值；γ为土壤容重；Z为计划湿润层深度；P为土壤湿润比；η为灌溉水利用效率。

优选地，在步骤3中，灌水方式采用自动灌水工作模式。通过供水控制单元控制灌水装置的灌溉时长及灌溉量，基于水分传感器6的测量数据，辅以数据标定算法与计算方法，准确度高，整个系统受外界干扰、人为干预较少，可实现对水分胁迫参数的实时获取，灌溉效率高，可靠性强。

特别的，在本实施例中，以温室番茄水分胁迫盆栽试验控制系统为例，主要包括自动灌水程序启动、手动模式，区别在于：自动灌水程序主要靠供水控制单元来控制灌水装置中的总水泵及电磁阀，手动模式主要手动开启及关闭总水泵及电磁阀。当启动自动灌水程序后，对栽培基质含水量进行检测并计算获取含水量融合值，判断是否达到灌水下限，满足则启动总水泵及对应处理组的电磁阀，各个处理组流量计开始计量，并判断是否达到额定灌水量，满足则切断电磁阀和总水泵，结束灌水。若未达到灌水下限，返回栽培基质含水量进行检测步骤；若未达到额定灌水量，返回各个处理组流量计开始计量步骤。依据番茄的生长发育特点，试验在番茄花期(初花期)和果期(初果期、盛果期)进行，将待灌溉栽培区域划分为4个处理组：对照组(CK)，田间持水量的80％-90％；轻度胁迫组(处理组1)，田间持水量的70％-80％；中度胁迫组(处理组2)，田间持水量的60％-70％；重度胁迫组(处理组3)，田间持水量的50％-60％。

试验采用盆栽方式进行，番茄幼苗5叶1心时定植，浇饱和水缓苗后常规栽培管理，经正常水分培育后，待植株第5片真叶展开时，选取长势一致健壮植株进行水分胁迫处理。每个处理组均包括10盆处理个体(盆底设置有托盘，回收渗漏水分)；每盆定植1株，共40盆；定植塑料花盆高34cm，直径23cm，番茄定植基质为复合肥、鸡粪和土壤的混合物，定植前先将鸡粪、风干土分别过筛，再按1:6:60的质量比配比，混合均匀后装入盆中，每盆装土11.00kg。采用环刀法测定栽培基质的田间持水量为27.32％、容重为1.20g/cm³，按照试验设置，4个处理组的灌水下限分别为：对照组21.86％、轻度胁迫19.12％、中度胁迫16.39％、重度胁迫13.66％。

不同处理组间不存在侧渗，计划湿润层深度为25cm，灌溉方式为滴灌。试验采用多个水分传感器数据进行决策，每个处理组布置4个水分传感器，共16个水分传感器，各个处理组水分传感器布置及次序安排如图3所示。利用土壤水分传感器每隔一定时间测定盆内栽培基质含水量(本实施例设定间隔时间为5min)。每个处理组基质含水量数据取自4个水分传感器真实值的加权融合估计值作为最终决策阈值。

考虑日光温室特殊结构类型，温室内环境参数不同部位存在有明显差异，在南北方向、垂直方向上呈现规律性变化。一般情况下，温室内靠近中部位置较为稳定，温室内靠近南北边界位置的变化较为显著。试验地点位于东西方向上靠近中间位置，可以忽略东西方向差异。为此，对各个栽培盆进行加权赋值，按照北向南方向上依次为1、2、2、3、3、3、3、3、2、2、1，根据各个处理组水分传感器布置及次序安排，4个处理组的权数合计值分别是9、10、10、9。

据此，每个处理组基质含水量的校准值为

当基质含水量达到各个胁迫处理组的灌水下限时即需进行灌溉，每个栽培盆的灌溉水量为：

I＝0.1(β_max-β₀)γZP/η

＝0.1(灌水上限-灌水下限)×土壤容重×计划湿润层深度×土壤湿润比/灌溉水利用效率＝0.1×0.1×田间持水量×土壤容重×计划湿润层深度×土壤湿润比/灌溉水利用效率，此处土壤湿润比选择为80％、灌溉水利用效率选择为0.965。其中，本实施例的田间持水量为27.3％，用户可根据试验需求自行设置。

I＝0.1×0.1β_maxγZP/η＝0.01×0.273×0.25×0.8/0.965＝0.566L＝566ml.

根据监测的栽培基质含水量，当土壤水分传感器所测数据经标定算法计算后的数值达到每个处理组的下限时，先后启动总水泵、电磁阀，然后按照公式计算的灌溉水量(依据流量计的输出信号进行决策，此处设置为一个变量，也可自行设置，每个处理组灌溉水量计算参考值是5.66L)进行灌溉。

综上所述，本发明提供了一种试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，其包括首部装置及灌水装置，首部装置包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；数据采集单元用于采集栽培装置的含水量及灌溉总用水量；胁迫灌溉控制单元根据数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；供水控制单元用于根据所需灌溉量控制灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。本申请通过设有自动化程度高的数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元，基于数据采集单元能实时监测当前栽培装置的含水量，辅以数据标定算法与计算方法，得到最优灌水量，准确度高，可靠性强，方便科研人员试验需要时的灵活设计与系统布局；本申请提供的试验水分胁迫控制灌溉系统，基于信息化测试手段、自动化测控技术与过程化管理策略，部分替代或全部替代人工控水，改变了传统的单一测量控水方式，实现不同梯度水分胁迫试验的需求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种试验水分胁迫控制灌溉系统，用于为栽培装置供水，其特征在于：包括首部装置及灌水装置，所述首部装置包括数据采集单元、胁迫灌溉控制单元及供水控制单元；所述数据采集单元用于采集所述栽培装置的含水量及灌溉总用水量；所述胁迫灌溉控制单元根据所述数据采集单元采集到的数据信息，结合预设的灌水上限及灌水下限值，计算所需灌溉量；所述供水控制单元用于根据所述所需灌溉量控制所述灌水装置的灌溉时间及灌溉水量。

2.根据权利要求1所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述数据采集单元包括水分传感器，所述水分传感器用于采集所述栽培装置的含水量及灌溉总用水量，并将其传输至所述胁迫灌溉控制单元。

3.根据权利要求1所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述灌水装置包括灌溉盛水器及与所述供水控制单元连接的总水泵，所述灌溉盛水器设有出水管，所述出水管的出口朝向所述栽培装置设置，用于为所述栽培装置供水；所述出水管上设有电磁阀及所述总水泵，所述电磁阀由所述供水控制单元控制开关。

4.根据权利要求3所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述灌水装置还包括一端与所述出水管连接，另一端设有滴灌器的滴灌管道，所述滴灌器的开口朝向所述栽培装置设置；所述滴灌管道与所述出水管的连接处安装有流量计及旁通阀，所述流量计及旁通阀均与所述供水控制单元连接。

5.根据权利要求4所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述滴灌器为滴箭或流量可调式滴头。

6.根据权利要求3所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述灌溉盛水器设有与水源连接的进水管，所述进水管上设有球阀，所述球阀由所述供水控制单元控制开关。

7.根据权利要求6所述的试验水分胁迫控制灌溉系统，其特征在于：所述进水管上还设有过滤器，且所述过滤器设于所述球阀与所述灌溉盛水器之间。

8.一种试验水分胁迫控制灌溉系统的数据标定方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

步骤1、将待灌溉栽培区域划分为若干个处理组，处理组的数量计为m；每个所述处理组划分为若干个处理个体，每个所述处理组的个体数均记为n；

步骤2、设置每个所述处理组的灌水上限值β_max及灌水下限值β₀，检测并采集每个所述处理个体的含水量X_i，引入标志测量精度的特征数值“权”数W_i，假设每个所述处理组均对每个所述处理个体进行等精度检测，则每个所述处理组的含水量真实值的加权融合估计值为：

其中

针对每个所述处理个体进行称重并同步记录冠层温度，得到每个所述栽培处理个体的重量及冠层温度，并将其与每个所述栽培处理个体的含水量共同作为输入层节点参数；基于传递函数(0，1)S型函数f(x)＝1/(1+e^-x)，进行融合仿真，获取中间层节点函数为其中，X_j为节点参数的输入值，w_ij为测量权值，θ_i为节点阀值；输出层节点函数为y_k＝f(∑T_jk×O_j-q_k)，其中，T_ij为连接权值，q_k为节点阀值，y_k即为每个所述处理组的含水量融合值；其中，i指的是第i个所述待灌溉栽培处理个体，1≤i≤n；j指的是第j个输入层节点参数，1≤j≤3；k指的是第k个所述处理组，1≤k≤m；

步骤3、当所述处理组的含水量融合值低于其对应的所述灌水下限值时，计算所需灌溉量并开始灌水；

步骤4、当实际灌溉量达到所述计算所需灌溉量时，停止灌水。

9.根据权利要求8所述的试验水分胁迫控制灌溉系统的数据标定方法，其特征在于：在步骤3中，所述所需灌溉量的计算公式为：

I＝0.1(β_max-β₀)γZP/η

式中，I为灌溉量；β_max为灌水上限值；β₀为灌水下限值；γ为土壤容重；Z为计划湿润层深度；P为土壤湿润比；η为灌溉水利用效率。

10.根据权利要求8所述的试验水分胁迫控制灌溉系统的数据标定方法，其特征在于：在步骤3中，灌水方式采用自动灌水工作模式。