Kasu:
- Oskus siduda taimede veetarbimise (ET), mulla niiskusanduri ja veebilansi mõisted kastmisotsustega
- Võimalus koostada niisutusprogrammi kavandid ja arvutada veeeelarve võrdlus-ET ja saagikoefitsiendi põhjal AI abil
- Võimalus vältida vee ja energia raiskamist, kontrollides tehisintellekti kastmissoovitusi andurite andmete, mullatüübi ja süsteemi voolukiirusega
Vesi on põllumajanduses kõige napim ja kalleim sisend; Paljudes piirkondades on vesi ainus tootlikkust määrav tegur. Kastmine on aga kahe teraga mõõk: liiga vähe vett koormab taime ja vähendab saagikust, samas kui liiga palju vett lämmatab juuri, uhub välja toitaineid, tekitab sooldumist ja mulla viljatust ning raiskab energiat ja raha. Õige kastmine tähendab teada, kui palju vett taim tegelikult vajab, ja anda talle täpselt seda. See üksus õpetab selle vajaduse arvutamise teaduslikke aluseid – vee tasakaalu ja aurustumist – näitab, kuidas koostada tehisintellektiga kastmiskava ning kuidas seda andurite ja välireaalsuse abil kontrollida.
Vee tasakaal ja evapotranspiratsioon
Mõelge põllule kui veekontole. Sissejuhatus: sademed ja niisutamine. Väljund: aurustumine (mullast) ja transpiratsioon (taimest). Nende kahe väljundi summat nimetatakse evapotranspiratsiooniks (inglise Evapotranspiration, ET); see tähendab kogu veekadu taime-pinnase süsteemist atmosfääri. Niisutusotsus on lihtsalt järgmine: kui palju vett peab väljavoolu saavutamiseks (ET) sisenema.
ET on raske otse mõõta, seetõttu hinnatakse seda kahes etapis. Esiteks arvutatakse välja etalon ET (ET0): vesi, mida tavaline murupind selle päeva ilmastikutingimustes (temperatuur, niiskus, tuul, päike) kaotab. See on puhtalt meteoroloogiline. Seejärel korrutatakse see väärtus saagikoefitsiendiga (Kc), mis peegeldab selle toote veeisu selles arengufaasis:
ETc = ET0 × Kc
ETc on toote tegelik päevane veevajadus (mm/päevas). Kc erineb istutamisest kuni saagikoristuseni: väike (0,3-0,5) seemikute faasis, kõrgeim (1,0-1,2) täisarengus, väheneb uuesti küpsusajal. Niisutuskoguse arvutamiseks lahutatakse ETc-st efektiivne sademete hulk ja võetakse arvesse süsteemi efektiivsust.
Näpunäide: enamik ilmateenistusi ja põllumajandusportaale avaldavad ET0 andmed tasuta. Võite lasta AI-l öelda "arvuta ETc selle ET0 ja Kc-ga", kuid kontrollige Kc väärtust kohalikust allikast toote ja faasi kaupa; vale Kc nihutab kogu veeeelarvet.
Pinnase niiskus ja andurid
ET arvutus on veeeelarve teoreetiline pool; Mulla niiskusandur mõõdab tõde. Need andurid loevad pidevalt mulla niiskust teatud sügavustel ja jälgivad kahte kriitilist läve: põllu läbilaskevõime (suurim veekogus, mida muld mahutab) ja närbumispunkt (alumine piir, mille juures taim ei saa enam vett omastada). Ideaalne niisutamine hoiab niiskust nende kahe vahelises "imenduva vee" ribas. Anduri andmed ja ET arvutus kinnitavad üksteist: ET ütleb "kui palju peab minema", andur "mis tegelikult alles on". Kui need kaks on vastuolus, on väli juhtimine hädavajalik (anduri kalibreerimine võib olla välja lülitatud).
Niisutussüsteem ja saagis
Erinevad süsteemid rahuldavad sama veevajaduse erineva efektiivsusega. Tilkniisutus toimetab vee otse juuretsooni, selle efektiivsus on kõrge (85-95%); sprinklerkeskkond (70-85%); Üleujutustega niisutamine on madal (40–60%) ja kalduvus sooldumisele. Kestust ei saa arvutada, teadmata süsteemi voolukiirust (tunnis tarnitud vesi) ja efektiivsust. AI-ga aja arvutamisel sisestage sisendiks kindlasti süsteemi voog ja tõhusus; muidu on väljund mõttetu.
Kolm miniümbrist: numbrite järgi
Juhtum 1 – säästmine veeeelarvega. Tomatite tootja kastis kalendri järgi (fikseeritud aeg iga 2 päeva järel). ET-põhisele programmile üleminekul leiti, et ETc vähenes jahedatel ja niisketel päevadel; Kastmiste arv vähenes kogu hooaja jooksul 22%, kuid saagikus ei muutunud. Kasu oli nii vee- kui pumbaenergiast.
Juhtum 2 – Kc viga. Maisipõllu puhul kasutas AI kogu hooaja vältel Kc = 1,2 ja soovitas seemikute perioodil 3 korda rohkem vett. Insener teadis, et seemiku staadiumis peaks Kc olema 0,4; Liiga palju vett põhjustaks juurte lämbumist ja lämmastiku leostumist. Kui Kc-d vastavalt etapile parandasin, muutus programm realistlikuks.
Juhtum 3 – anduri-ET konflikt. Kuigi ET arvutus ütles, et "muld peab olema kuivanud", näitas andur endiselt kõrget niiskust. Läksime kohale: alumises kihis oli vett mitteläbilaskev kiht, tekkis drenaažiprobleem. Kui seda kasta, siis ET järgi vesi koguneks ja juuremädanik tekiks; andur ja väljareaalsus hoidsid vea ära.
Nõrk viip / Tugev viip
Nõrk viip:
Kui tihti peaksin seda põldu kastma?
Võimas viip:
Teie roll: niisutusspetsialist põllumajandusinsener. Arvutage niisutusgraafik MUJAND.Sisendid:- Toode: [saak], arengustaadium: [staadium], Kc (kohalikust allikast): [väärtus]- Viimased 7 päeva ET0 (mm/päevas): [massiivi], efektiivne sademete hulk (mm): [massiivi]- Mulla tüüp: [liiv/savi/savi], süsteem: [tilkumine, vooluhulk ], kasutegur:5%L, voolukiirus 8 ETc = ET0 × Arvutage Kc, koos tabelis näidatud.- Leidke 7 päeva netoveevajadus (ETc - sademed) ja koguvesi koos süsteemi efektiivsusega.- Lahutage vooluhulga alusel kastmise kestus.- Pange tähele, et see tuleb KONTROLLIDA mulla niiskusanduri andmetega.- Näidake arvutuse iga etappi; Märkige koht, kus teete oletuse.
Võimas viip selgitab kõiki sisendeid, valemit, saagise korrigeerimist ja anduri kontrollimise nõuet; See takistab tehisintellektil varjatud oletusi tegemast.
Neli kopeeritavat malli
1) Jne konto:
Arvutage ja lisage igapäevane ETc järgmise ET0 järjestuse ja Kc väärtusega. Näidake iga sammu. Kirjutage, et pean kinnitama, kas Kc on toote/faasi jaoks õige. ET0: [...], Kc: [...]
2) Vee neto- ja brutovajadus:
Lahutage efektiivne sademete hulk (netovajadus) 7-päevase ETc kogusummast. Leidke koguvesi, jagades süsteemi efektiivsuse% [..]-ga. Esitage tulemus mm ja m3/da; Näita ühikute teisendust.
3) Anduri ja ET võrdlus:
Kui palju on ET arvutuse järgi oodata mulla niiskuse vähenemist? Võrrelge seda anduri näiduga, mille ma teile andsin. Kui erinevus on suur, loetlege võimalikud põhjused (äravool, kalibreerimine, leke, sademed). Otsuste tegemine; kuvatakse kontrollnimekiri.
4) Põua/piiratud vee stsenaarium:
Kui vett on vähe (saadaval: [m3]), märkige, milline selle põllukultuuri arengustaadium on vee suhtes kõige tundlikum, ja pakkuge välja ülevaade, mis eelistab vett sellel kriitilisel etapil. Kaasake tulurisk.
Süsteem
Tüüpiline saagikus
sobiv olukord
Risk
tilk
85-95%
Reasaak, piiratud vesi
ummistus, investeering
vihmuti
70-85%
teravili, söödataim
Tuulekaotus, haiguse niiskus
kiil
40-60%
Palju vett, tasane maa
soolamine, pesemine
Väetamine
85-95%
Väetis + vesi koos
Annuse/kalibreerimise täpsus
Levinud vead
- Kastmine kalendri järgi. Fikseeritud päevavahemik ignoreerib ilma; See annab rohkem vett jahedatel päevadel ja vähem vett kuumadel päevadel.
- Kasutades konstanti Kc. Kc varieerub sõltuvalt arenguastmest; Ainus väärtus on seemiku või küpsemise suure vea tegemine.
- Süsteemi efektiivsusest möödahiilimine. Kui te ei teisenda netovajadust brutotarbimiseks, jõuab juurtetsooni tegelikult vähem vett.
- Pime usaldus ET vastu. Drenaaž, leke ja kalibreerimine moonutavad ET arvutust; Ristkontroll anduri ja väljaga on kohustuslik.
- Mõeldes, et liigne vesi on ohutu. Liigne vesi põhjustab juurte lämbumist, soolamist, toitainete leostumist ja energia raiskamist.
Tähelepanu: niisutusotsus ei seisne ainult saagikuses, vaid mulla pikaajalises tervises ja veevarustuse jätkusuutlikkuses. Arvelduskrediit vähendab põhjavett; Liigne kastmine muudab mulla viljatuks. AI arvutab välja veeeelarve, kuid jätkusuutlikkuse üle otsustab insener.
Kokkuvõttes
Niisutusteadus on vee tasakaal: kui palju vett peab väljavooluks (aurustumiseks) minema. Valem ETc = ET0 × Kc annab toote tegeliku vajaduse; Süsteemi efektiivsus määrab brutovee, andurite andmed reaalsuse. Tehisintellekt koostab selle arvutuse kiiresti, kuid selleks on vaja Kc kohapeal kontrollida, sisestada süsteemi efektiivsus ja tulemust anduri/väljaga ristkontrollida. Nii liiga vähe kui ka liiga palju vett on kahjulikud; Õige kastmine on täpselt vajalik veekogus ja lõpliku otsuse teeb inseneri jätkusuutlikkuse hindamine.
Rakenduse ülesanne
Valige toode ja arendusetapp; Leidke Kc väärtus 7 päeva ET0 ja sademete andmetega (tegelikud või tüüpilised). Looge tehisintellektile iganädalane veeeelarve, kasutades selles seadmes mallide "ETc arvutus" ja "vee neto- ja brutovajadus" abil. Seejärel korrake sama arvutust, andes teadlikult Kc valeks (faasist väljas) ja võrrelge kahte tulemust: kui palju nihutas vale Kc veevajadust? Kirjutage, kuidas seadistaksite anduriga kinnitamise sammu.
kontrollnimekiri
- [ ] Arvutasin ETc ET0 × Kc järgi ja kontrollisin Kc toote/faasi järgi.
- [ ] Ma liikusin netovajaduselt vee kogutarbimisele süsteemi efektiivsusega; Kontrollisin ühikuid.
- [ ] Arvutasin niisutusaja süsteemi vooluhulga järgi.
- [ ] Kontrollisin ET arvutust mulla niiskusanduri ja põlluga.
- [ ] Hindasin liigvee riski ja jätkusuutlikkust ning jätsin lõpliku otsuse insenerile.