申请/专利权人：江苏南水水务科技有限公司;水利部南京水利水文自动化研究所

申请日：2021-12-17

公开（公告）日：2024-01-26

公开（公告）号：CN114397423B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.26#授权;2022.05.13#实质审查的生效;2022.04.26#公开

摘要：本发明公开了一种低成本的墒情精准监测方法，包括：设置监测点和待估测量断面：对待监测区域进行划分，得到M个监测点；根据土壤特性，为每个监测点设置至少一个待估测量断面；土壤特性包括土壤自身特性和植被种植信息；利用时域法墒情传感器无需率定的特性，辅助快速安装频域站点以对墒情数据进行精准采集；墒情数据采集：结合每个第二墒情传感器的系统误差，对所属监测点实时采集的土壤含水量数据进行修正，将修正后的数据作为所属监测点的频域站点墒情数据。本发明能够快速设置墒情站点，在对墒情数据进行精准采集的基础上，大幅降低成本。

主权项：1.一种低成本的墒情精准监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：S1，设置监测点和待估测量断面：对待监测区域进行划分，得到M个监测点；根据土壤特性，为每个监测点设置至少一个待估测量断面；土壤特性包括土壤自身特性和植被种植信息；S2，安装频域站点：S21，采集原始墒情数据：针对监测点m，选择其中一个待估测量断面Ami，采用基于时域法的第一墒情传感器得到该待估测量断面处的第一土壤含水量数据集合Smi＝{smi，j}，再采用基于频域法的第二墒情传感器得到该待估测量断面处的第二土壤含水量数据集合Pmi＝{pmi,j}；其中，smi，j是第j个插入层对应的第一墒情传感器探针测量到的土壤含水量数据，pmi，j是第j个插入层对应的第二墒情传感器探针测量到的土壤含水量数据，j＝1，2，...，J，J是插入层总数；i＝1，2，...，nm；nm是监测点m的待估测量断面总数；m＝1，2，...，M；S22，一次误差判断：计算得到第二土壤含水量数据集合Pmi中的每个土壤含水量数据与第一土壤含水量数据集合Smi中的相应土壤含水量数据之间的误差绝对值，得到误差集合Emi＝{εmi，j}＝{|pmi，j-smi，j|}；对第一误差集合Emi进行判断，如果εmi，j≤εmax，转入步骤S25，否则，进入步骤S23；εmax是同一插入层的第二墒情传感器测量数值与第一墒情传感器测量数值之间的最大允许误差；S23，二次误差判断：以第一土壤含水量数据Smi为真值，计算第二土壤含水量数据集合Pmi中的每个土壤含水量数据的偏差值δmi＝δmi,j＝{pmi，j-smi，j}，得到偏差值之间的误差绝对值Δδmi＝Δδmi，j＝{|δmi，j-δmi，k|}，k＝1，2，...，J且k≠j；如果Δδmi，j均小于等于Δδmax，转入步骤S25，否则，进入步骤S24；Δδmax是第二墒情传感器各探针测量数值偏差值之间的最大允许误差；S24，三次误差判断：针对Δδmi，j大于Δδmax的第j个插入层，采用第二墒情传感器多次采集土壤含水量数据，得到第三土壤含水量数据集合Pmi,j，r＝{p′mi，j，r}，计算得到第j个插入层的自身误差绝对值Δξmi＝Δξmi，j＝{|p′mi，j，r-p′mi，j，v|}，v＝1，2，...，V且v≠r，V是总采集次数；如果Δξmi，j均小于Δξmax，根据第三土壤含水量数据集合Pmi，j，r＝{p′mi，j，r}，修正第j个插入层的自身误差，转入步骤S25，否则返回步骤S21，重新选择待估测量断面；Δξmax为第二墒情传感器的同层测量值的最大允许误差；S25，四次误差判断：采用基于频域法的第二墒情传感器重复采集该待估测量断面Ami处的土壤含水量数据；判断每个插入层测量得到的多个土壤含水量数据pmi，j，y之间的误差绝对值是否小于第二墒情传感器的同层测量值的最大允许误差Δξmax，pmi，j，y是第j个插入层第y次测量到的土壤含水量数据，y＝1，2，...，Y，Y是重复测量次数，如果是，转入步骤S26，否则返回步骤S21，重新选择待估测量断面；S26，计算系统误差：计算第二墒情传感器与第一墒情传感器之间的系统误差S27，定义频域站点：将待估测量断面Ami作为监测点m的选址，位于其上的第二墒情传感器作为监测点m的频域站点，移除第一墒情传感器；S28，重复步骤S21至步骤S27，直至安装完成所有监测点的频域站点；S3，墒情数据采集：结合每个第二墒情传感器的系统误差对所属监测点m实时采集的土壤含水量数据Pm进行修正，将修正后的数据作为所属监测点m的频域站点墒情数据。

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