一种均衡化土壤保湿控制方法及其系统与流程

本发明涉及自动化灌溉领域，尤其涉及一种均衡化土壤保湿控制方法及其系统。

背景技术：

大面积植物灌溉时，一般采用自动化滴灌、喷灌、渗灌等方式，实现土壤保持一定的湿度，以实现植物的健康成长；自动化灌溉中，通常采用检测土壤湿度的湿度传感器实现土壤湿度的探测，进而通过控制系统控制喷灌时间来实现土壤湿度的保持。

受制于湿度传感器的误差、传感器埋入土壤深度的不一致，实际检测到的土壤湿度往往不具备实际所需土壤湿度的真实性。启动和关闭水阀依据湿度传感器的话，对于埋入土壤不同深度的湿度传感器，会导致埋入较浅的土块开关阀门频繁，水分渗透不够彻底，而埋入较深的则导致实际过度浇水。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种均衡化土壤保湿控制方法及其系统，以解决灌溉土壤湿度不均匀的现有技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种均衡化土壤保湿控制方法，包括以下步骤：

阀门控制单元设置所有阀门打开的启动湿度和关闭的停止湿度；

土壤湿度检测单元获取同一片土壤不同区域的湿度值，若区域土壤湿度值小于阀门的启动湿度，阀门控制单元控制对应阀门打开对当前区域土壤喷水，当当前区域土壤湿度值大于阀门的停止湿度时阀门控制单元控制对应阀门关闭停止对当前区域土壤喷水；

数据集中单元获取各个区域阀门打开到关闭的喷水时间并计算喷水前后的土壤湿度差；

数据校正单元根据各个区域的土壤湿度差和喷水时间得到整片土壤的平均湿度变化率，通过平均湿度变化率和各个阀门喷水时间得到各片区域的湿度修正增值，再通过各片区域的土壤湿度差和湿度修正增值得到各片区域的修正值系数；

数据校正单元将土壤湿度检测单元实测得到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元作为下一次阀门开启的湿度值指标。

进一步地，平均湿度变化率其中δhn为土壤湿度差，tn为喷水时间，湿度修正增值δh修＝hv×tn，修正值系数下一次阀门开启的湿度值指标hn＝a修×hn，此公式表示将实测土壤湿度经过修正后作为下一次阀门开启的湿度值指标。

进一步地，获取土壤湿度的土壤湿度检测单元为湿度传感器。

依托上述方法，本发明还提供了一种均衡化土壤保湿控制系统，包括阀门控制单元、土壤湿度检测单元、数据集中单元和数据校正单元，其中：

阀门控制单元用于设置所有阀门的启动湿度和关闭的停止湿度，以及用于根据土壤湿度值控制阀门的打开与关闭；

土壤湿度检测单元用于检测土壤湿度值；

数据集中单元用于获取各个区域阀门打开到关闭的喷水时间并计算喷水前后的土壤湿度差；

数据校正单元用于根据各个区域的土壤湿度差和喷水时间得到整片土壤的平均湿度变化率，用于通过平均湿度变化率和喷水时间得到各片区域的湿度修正增值，用于通过各片区域的土壤湿度差和湿度修正增值得到各片区域的修正值系数，以及用于将土壤湿度检测单元实测得到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元作为下一次阀门开启的湿度值指标。

进一步地，数据校正单元中平均湿度变化率其中δhn为土壤湿度差，tn为喷水时间，数据校正单元中湿度修正增值δh修＝hv×tn，修正值系数下一次阀门开启的湿度值指标hn＝a修×hn，此公式表示将实测土壤湿度经过修正后作为下一次阀门开启的湿度值指标。

进一步地，土壤湿度检测单元为湿度传感器。

本发明具有以下有益效果：

通过分析不同区域内多处湿度传感器的特征，计算得到修正系数，将实测数据与修正系数结合得到有效数据，以有效数据作为真实输出，经过不停的自我驯化，将由于埋入土壤深浅度不同的传感器造成的测量偏差进行修正，使同一土壤深度的湿度值趋于一致，解决了土壤灌溉不均匀的问题。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例一种均衡化土壤保湿控制方法流程图；

图2是本发明优选实施例一种均衡化土壤保湿控制系统的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

由于单个的传感器所指示的土壤湿度值随埋入深度与土质状态会获得不同的值，对于同一片土地的多个施水点，如果不通过均衡化处理，设定同样的控制湿度时，其实际对应同一深度的土壤湿度值将存在较大的差异，由此导致对土壤湿度的实际控制效果差异较大。而均衡化处理后，以整个被控制区域的传感器为总体评价，获得土壤对应湿度的实际湿度值基本一致。

参见图1，本发明实施例首先公开一种均衡化土壤保湿控制方法，包括以下步骤：

s1：阀门控制单元设置所有阀门打开的启动湿度和关闭的停止湿度。根据土壤情况和土壤上所种植植物的情况，选择合适的土壤湿度范围，根据该范围湿度设置阀门的启动湿度h启n和关闭湿度h关n。

s2：土壤湿度检测单元获取同一片土壤不同区域的湿度值，若区域土壤湿度值小于阀门的启动湿度，阀门控制单元控制对应阀门打开对当前区域土壤喷水，当当前区域土壤湿度值大于阀门的停止湿度时阀门控制单元控制对应阀门关闭停止对当前区域土壤喷水。土壤湿度检测单元检测当前区域的土壤湿度h。当hn＜h启n时，土壤湿度较低，阀门控制单元控制对应阀门打开对土壤喷水；当hn＞h关n时，土壤湿度较高，阀门控制单元控制对应阀门关闭，停止对土壤喷水；当h启n≤hn≤h关n时，保持当前阀门状态。即当前土壤湿度h处于启动湿度和停止湿度之间时，若阀门处于开启状态，则阀门会一直开启直到土壤湿度大于停止湿度时，阀门才会关闭。反之，若阀门处于关闭状态，则阀门会一直关闭直到土壤湿度小于启动湿度时，阀门才会打开。

s3：数据集中单元获取各个区域阀门打开到关闭的喷水时间并计算喷水前后的土壤湿度差。得到这两组数据以供后面计算修正值系数。

s4：数据校正单元根据各个区域的土壤湿度差和喷水时间得到整片土壤的平均湿度变化率，通过平均湿度变化率和各个阀门喷水时间得到各片区域的湿度修正增值，再通过各片区域的土壤湿度差和湿度修正增值得到各片区域的修正值系数。平均湿度变化率其中δhn为土壤温度差，tn为喷水时间，湿度修正增值δh修＝hv×tn，修正值系数下一次阀门开启的湿度值指标hn＝a修×hn，此公式表示将实测土壤湿度经过修正后作为下一次阀门开启的湿度值指标。

s5：数据校正单元将土壤湿度检测单元实测得到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元作为下一次阀门开启的湿度值指标。在实际过程中，埋得浅的传感器湿度值会比较大，湿度变化率也比较大，但此处土壤深处则由于阀门的频繁开合，造成水分渗入不够的问题，因此需要通过获取小的修正系数才能延长灌溉时间。而埋的深的传感器湿度值土壤湿度会较小，湿度变化率也较小，造成阀门长时间处于打开状态，浅层土壤过份浇水，因此需要通过获取大的修正系数才能缩短灌溉时间。

进一步地，土壤湿度检测单元可以为湿度传感器。

综上，本实施列公开的一种均衡化土壤保湿控制方法，通过分析同一土壤不同区域内多处湿度传感器的特征，计算得到修正系数，将土壤湿度检测单元实测得到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元作为下一次阀门开启的湿度值指标，将由于埋入土壤深浅度不同的传感器造成的测量偏差进行修正，使同一土壤深度的湿度值趋于一致，解决了土壤灌溉不均匀的问题。

与上述方法实施例相对应的，下述实施例还公开一种用于执行上述方法的配套系统。

参见图2，该系统包括阀门控制单元、土壤湿度检测单元、数据集中单元和数据校正单元，其中：

阀门控制单元用于设置所有阀门的启动湿度和关闭的停止湿度，以及用于根据土壤湿度值控制阀门的打开与关闭；

土壤湿度检测单元用于检测土壤湿度值；

数据集中单元用于获取各个区域阀门打开到关闭的喷水时间并计算喷水前后的土壤湿度差；

数据校正单元用于根据各个区域的土壤湿度差和喷水时间得到整片土壤的平均湿度变化率，用于通过平均湿度变化率和喷水时间得到各片区域的湿度修正增值，用于通过各片区域的土壤湿度差和湿度修正增值得到各片区域的修正值系数，以及用于将土壤湿度检测单元实测得到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元作为下一次阀门开启的湿度值指标。

土壤湿度检测单元获取土壤的湿度值，将其传输至数据校正单元，数据校正单元修将土壤适度单元检测到的土壤湿度经过修正值系数修正后输出至阀门控制单元，阀门控制单元根据修正后的土壤湿度值判断是否开始或者闭合阀门。当第一次喷水时，数据校正单元由于没有数据支持，此时的修正值系数输出为1，表示此时未校正。

进一步地，数据校正单元中平均湿度变化率其中δhn为土壤湿度差，tn为喷水时间，数据校正单元中湿度修正增值δh修＝hv×tn，修正值系数下一次阀门开启的湿度值指标hn＝a修×hn，此公式表示将实测土壤湿度经过修正后作为下一次阀门开启的湿度值指标。

进一步地，土壤湿度检测单元为湿度传感器。

综上，本发明的一种均衡化土壤保湿控制系统，由土壤湿度检测单元检测湿度，通过阀门控制单元控制阀门的开合，在数据集中单元的综合管理下，通过数据校正单元分析区域内多处湿度传感器的特征，不停的自我修正，实现区域内土壤湿度的均衡化，从而确保土地湿度保持整片基本一致。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。