一种利用物联网和计算技术实现施肥配方的设计的方法与流程

本发明涉及农业施肥技术领域，尤其涉及一种利用物联网和计算技术实现施肥配方的设计的方法。

背景技术：

测土配方施肥项目是国家的一项利农惠民政策，目前已进入全新的发展阶段，正在实现从示范区全面推进，由阶段性行动转向经常性工作。按照转变农业发展方式的总体要求，坚持“增产、经济、环保”的施肥理念，紧紧围绕推广使用配方肥这个核心。肥料配方的设计是测土配肥的基础，利用物联网技术、计算机技术汇集测土配方施肥的相关技术数据，建立数据库，综合处理有关数据，推荐作物施肥结构，提出氮磷钾的适宜比例和最佳施肥量，使测土配方施肥技术程序化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种利用物联网和计算技术实现施肥配方的设计的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种利用物联网和计算技术实现施肥配方的设计的方法，该方法包括以下步骤：

s1、获取拟耕种的农作物种类、预期产量及耕种位置；

s2、通过物联网确定耕种位置的肥力现状；

s3、确定拟耕种的农作物的肥力需求数据；

s4、计算耕种位置的土壤肥力丰缺；

s5、获取可用肥料的相关信息；

s6、根据土壤肥力丰缺和可用肥料的相关信息计算定制肥配方。

进一步地，本发明的步骤s2的具体方法为：

s21、通过耕种位置从信息系统中提取耕种位置区域的土壤信息，土壤信息包括但不限于土壤类型、土壤水分状况、土壤物理性质、土壤化学性质；

s22、通过物联网采集计算耕种位置区域土壤肥力监测点位的土壤肥力，土壤肥力包括但不限于酸碱度、阳离子代换量、有机质、氮、磷、钾、微量元素；

s23、通过地质统计学方法，根据步骤s22和步骤s23获取的土壤信息计算耕种位置的土壤肥力现状，地质统计学方法包括但不限于距离反比法、克里金法。

进一步地，本发明的步骤s3的具体方法为：

s31、确定拟耕种农作物所需肥料的类型；

s32、获取拟耕种农作物单位产量对每种类型肥料的需求量；

s33、根据步骤s1的预期产量和步骤s32的单位肥料需求量计算各类肥料的总量。

进一步地，本发明的步骤s4的具体方法为：

s41、根据耕种位置土壤的类型、历史耕种情况及季节确定各类肥料的利用率、养分校正系数；

s42、根据拟耕种农作物的需肥量和土壤的肥力现状计算土壤的肥力丰缺。

进一步地，本发明的步骤s5的具体方法为：

s51、从信息系统中获取可用的肥料信息，肥料信息包括但不限于：肥料名称、肥料的化学组成、肥料的性状、肥料的酸碱性；

s52、根据可用肥料的名称以及耕种位置所在区域获取肥料的权重指标，权重指标包括但不限于：价格、土壤适用性。

进一步地，本发明的步骤s6的具体方法为：

s61、以可用肥料的配比为决策变量，以土壤肥力丰缺为约束条件建立约束方程；

s62、以可用肥料的权重指标建立目标函数；

s63、采用运筹学方法求取步骤s62中目标函数最佳值时步骤s61中各决策变量的取值；

s64、根据步骤s63所得决策变量取值确定定制肥配方。

本发明产生的有益效果是：本发明的利用物联网和计算技术实现施肥配方的设计的方法，利用物联网技术、计算机技术汇集测土配方施肥的相关技术数据，建立数据库，综合处理有关数据，推荐作物施肥结构，提出氮磷钾的适宜比例和最佳施肥量，使测土配方施肥技术程序化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例中确定某处耕种位置某种农作物的氮、磷、钾定制肥配方的方法步骤如下：

(1)获取拟耕种的农作物种类、预期产量及耕种位置；

(2)确定耕种位置的肥力现状；

(3)确定拟耕种农作物的肥力需求数据；

(4)计算耕种位置的土壤肥力丰缺；

(5)获取可用肥料的相关信息；

(6)根据土壤肥力丰缺和可用肥料的相关信息计算定制肥配方。

步骤(1)中预期产量为h目标，耕种位置为tillage(x目标，y目标)。

步骤(2)包括以下步骤：

(21)通过耕种位置从信息系统中提取耕种位置区域的土壤信息(soil)，土壤信息包括位置坐标(x，y)、氮含量(n)、磷含量(p)以及钾含量(k)，表示为soil(x，y，n，p，k)；

(22)通过物联网采集计算耕种位置区域土壤肥力监测点位的土壤肥力(point)，土壤肥力包括位置坐标(x，y)、氮含量(n)、磷含量(p)以及钾含量(k)，表示为point(x，y，n，p，k)；

(23)通过距离反比法根据(21)、(22)步骤获取的土壤信息计算耕种位置的土壤肥力现状：

(231)计算根据区域内soil和point的位置计算距离权重：

(232)计算耕种位置的氮、磷、钾含量：

tillagen，p，k＝∑soiln，p，k·wi+∑pointn，p，k·wi

步骤(3)包括以下步骤：

(31)确定拟耕种农作物所需肥料的类型为氮、磷、钾；

(32)获取拟耕种农作物单位产量对每种类型肥料的需求量为n单位需求，p单位需求，k单位需求；

(33)根据步骤(1)的预期产量和步骤(32)的单位肥料需求量计算各类肥料的总量为n需求＝n单位需求·h目标，p需求＝p单位需求·h目标，k需求＝k单位需求·h目标。

步骤(4)包括以下步骤：

(41)根据耕种位置土壤的类型、历史耕种情况及季节确定氮、磷、钾肥的利用率为r氮，r磷，r钾校正系数为c氮，c磷，c钾；

(42)根据拟耕种农作物的需肥量和土壤的肥力现状计算土壤的肥力丰缺：

步骤(5)包括以下步骤：

(51)从信息系统中获取可用的肥料信息，肥料信息(fertilizer)包括氮含量(n)、磷含量(p)以及钾含量(k)；

(52)根据可用肥料的名称以及耕种位置所在区域获取肥料的权重指标，权重指标包括价格(p)。

步骤(6)包括以下步骤：

(61)以可用肥料的配比(s)为决策变量，以土壤肥力丰缺为约束条件建立约束方程：

(62)以可用肥料的价格(p)为权重指标建立目标函数：

minσsi·pi

(63)采用线性规划求取步骤(62)中目标函数最佳值时步骤(61)中决策变量的取值；

(64)根据步骤(63)所得决策变量取值si确定定制肥配方。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。