1.一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:包括监测模块及预报模块,其中,上述监测模块包括探测系统(1)、数据采集器(2)、无线发送器(4)及数据接收器(5),探测系统(1)包括至少二个探测器,探测器包括设置在待探测点处的土壤含水量探测器、降水量探测器、地表风速探测器、地表温度探测器、地温探测器及地表空气湿度探测器,以便对待探测点进行数据探测;上述数据采集器(2)与探测系统(1)连接,探测系统(1)将探测到的数据发送至数据采集器(2)中,并通过无线发送器(4)发送至数据接收器(5)中;预报模块包括综合云计算平台(7)、信息发布和自主查询平台(9);综合云计算平台(7)与数据接收器(5)连接,以便接收数据接收器(5)发出的探测数据,进行处理后发送至信息发布和自主查询平台(9)中。
2.根据权利要求1所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的监测模块内设有太阳能电池(3),太阳能电池(3)分别与上述探测系统(1)、数据采集器(2)、无线发送器(4)及数据接收器(5)连接,以便提供电源。
3.根据权利要求2所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的数据接收器(5)通过internet网与上述综合云计算平台(7)连接,以便将墒情影响因子数据(6)发送至综合云计算平台(7)内。
4.根据权利要求3所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的综合云计算平台(7)连接气象平台(8),气象平台(8)将气象预报数据发送至综合云计算平台(7)内,云平台服务平台(7)的数据处理模块对输入的墒情影响因子数据(6)及气象平台(8)的预报数据进行处理,得出墒情实时数据和预报数据,并传输至信息发布和自主查询平台(9)。
5.根据权利要求4所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的信息发布和自主查询平台(9)连接用户终端(10),以便将综合云计算平台(7)计算得出的墒情实时数据和预报数据传输至用户终端(10),以便预报和供用户查询,及时指导和安排农业生产。
6.根据权利要求5所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的用户终端包括个人电脑(11)、手机APP(12)及电视台(13)。
7.一种如权利要求1所述的墒情实时监测和预测系统的监测方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、确定所探测的区域内监测点的位置和数量,不同位置的监测点形成监测网点群;
S2、在步骤S1中确定的监测点处安装墒情变化影响因子数据探测器系统(1)所要求的土壤含水量探测器、降水量探测器、地表风速探测器、地表温度探测器、地温探测器及地表空气湿度探测器;
S3、在步骤S2中的监测点设置数据采集器(2)、无线发送器(4)及太阳能电池(3),且与探测系统(1)连接构成回路,以便对监测区域进行墒情实时监测;
S4、数据云平台服务器(7)对数据接收器(5)提供的各项墒情影响因子数据(6)和气象平台(8)提供的数据进行处理,得出墒情实时数据和预报数据,以便对监测区域进行墒情实时预测;
S5、信息发布和查询平台(9)将墒情实时数据和预报数据及时发送至用户终端(10),或者接受用户终端(10)的自主查询墒情实时数据和预报数据,及时指导和安排农业生产。
8.根据权利要求7所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的步骤S5中墒情实时预测的具体步骤为:A、获取关于各个观测时点的各项影响因子的数据序列;
B、利用ARMA(p,q)模型进行预测期内各项影响因子值的预测,公式为yt=φ1yt-1+φ2yt-2+……+φpyt-p+εt-θ1εt-1-θ2εt-2-……-θpεt-p,式中符号:p和q是模型的自回归阶数和移动平均阶数;φ和θ是不为零的待定系数;εt独立的误差项;yt是平稳、正态、零均值的时间序列,通过该步骤可以获取预测期内各个影响因子的预测值;
C、将ARMA模型所得的预测值数据带入fisher判别公式,获得预测期内墒情预测值,以便进行墒情判断和指导农业生产。
9.根据权利要求8所述的一种墒情实时监测和预测系统,其特征在于:所述的步骤C中,fisher判别法的具体步骤为:A、划分墒情类别,同时确定各个类别的判别的标准;
B、确定墒情变化的影响因子,本系统选择的影响因子为:土壤含水量X、降水量Y、地表风速V、地表温度T、地温T1、地表空气湿度W;
C、利用公式 和Cov(x,y)=E[(x-EX)(y-EY)],计算矩阵值矩阵和各影响因子与墒情类别间的协方差矩阵,其中i为各数据对应监测期的编号,j为墒情类别序号;
D、构造判别函数 其中判别函数的系数向
量为C=Σ-1(μ1-μ2),判别函数的常数项为
E、将数据带入判别函数,由处理结果获得各个时期的墒情类别。