一种育植自主喷灌方法及其决策执行装置

本发明属于育植领域，具体是涉及到一种育植自主喷灌方法及其决策执行装置。

背景技术：

1、在农业生产和生活绿化的培育过程中，淡水的应用需求很高，如果能够对这个环节进行精细化控制，将会节约可观的淡水量。目前，城市绿化或农业灌溉，都需要人工控制喷灌水量，且无法实现多区域分别调节，忽略了环境因素指标和植物生长对于喷灌水量需求的变化量，造成了大量淡水资源浪费的同时，损害了植物的生长。

2、与节水喷灌系统的专利有发明专利“202010306408.7-一种智能节水喷灌系统”,描述了具有环境因素指标传感功能的智能节水喷灌系统，可以根据喷灌区域的形状和大小自动调节喷头俯仰角；发明专利“202010977139.4-一种智能喷灌系统”，该发明的智能喷灌系统基于微信小程序实现了喷灌系统的智能控制，方便数据查看和控制、喷灌系统管理人员对喷灌系统进行自动/手动控制；发明专利“202111243631.2-一种节水喷灌系统”描述了一种具有移动喷灌功能的节水喷灌系统，通过喷头水平和高度位置上的调节，实现减少水分蒸发和扩散、灌溉均匀有效、节省水资源的效果。上述改进主要集中在单一的依据环境因素指标改变喷灌水量，而忽略了植物生长对于喷灌水量的需求变化，在节水的情况下不一定利于植物的生长。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种能够自适应不同植物以及植物不同生长期的育植自主喷灌方法及其决策执行装置。

2、本发明提供一种育植自主喷灌方法，包括如下步骤：

3、根据植物种类和植物各生长期特性建立空气温湿度适宜模型、土壤温湿度适宜模型和光照强度适宜模型，所述空气温湿度适宜模型、土壤温湿度适宜模型和光照强度适宜模型分别用于获得植物种类和植物各生长期所对应的空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度；

4、建立综合适宜度模型，将所述空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度代入综合适宜度模型内，获得植物种类和植物各生长期的综合适宜度；

5、根据植物种类和植物各生长期特性以及空气温湿度、土壤温湿度和光照强度对植物蒸腾作用的影响，建立以植物蒸腾程度为依据的喷灌设备开启条件；

6、获取现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度，当现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度满足喷灌设备开启条件时且现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度不满足植物种类和植物各生长期的综合适宜度时，喷灌设备根据所述植物种类和植物各生长期的综合适宜度选择对应的喷灌方式、喷灌量和喷灌时间对植物进行喷灌。

7、更进一步地，所述空气温湿度适宜模型包括空气温度适宜模型和空气湿度适宜模型；

8、其中所述空气温度适宜模型包括：

9、

10、式中，ta(ti)表示在ti时刻的空气温度适宜度，ta1表示植物在所处生长期内的空气下限温度，ta2表示植物在所处生长期内的空气上限温度，ta0表示植物在所处生长期内的空气适宜温度，ba表示空气温度比例调节系数。

11、其中所述空气温度适宜模型包括：

12、

13、式中，ha(ti)表示在ti时刻的空气湿度适宜度，ha1表示植物在所处生长期内的空气下限湿度，ha2表示植物在所处生长期内的空气上限湿度，ha0表示植物在所处生长期内的空气适宜湿度，ca表示空气湿度比例调节系数

14、更进一步地，，所述土壤温湿度适宜模型包括土壤温度适宜模型和土壤湿度适宜模型；

15、其中土壤温度适宜模型包括：

16、

17、式中，ts(ti)表示在ti时刻的土壤温度适宜度，ts1表示植物在所处生长期内的土壤下限温度，ts2表示植物在所处生长期内的土壤上限温度，ts0表示植物在所处生长期内的土壤适宜温度，bs表示土壤温度比例调节系数

18、其中土壤湿度适宜模型包括：

19、

20、式中，hs(ti)表示在ti时刻的土壤湿度适宜度，hs1表示植物在所处生长期内的土壤下限湿度，hs2表示植物在所处生长期内的土壤上限湿度，hs0表示植物在所处生长期内的土壤适宜湿度，cs表示土壤湿度比例调节系数。

21、更进一步地，所述光照适宜度模型为：

22、

23、式中，s(ti)表示在ti时刻的光照适宜度，s0表示维持植物正常发育所需的下限光照，i表示总光照强度，且其中，u表示紫外线强度，α表示太阳光中紫外线占比，dr表示阳光直射率，b为常数，式中e表示自然常数。

24、更进一步地，所述综合适宜度模型为：

25、

26、式中，m(ti)表示在ti时刻的综合适宜度，ta(ti)表示在ti时刻的空气温度适宜度，ha(ti)表示在ti时刻的空气湿度适宜度，ts(ti)表示在ti时刻的土壤温度适宜度，hs(ti)表示在ti时刻的土壤湿度适宜度，s(ti)表示在ti时刻的光照适宜度。

27、更进一步地，所述以植物蒸腾程度为依据的喷灌设备开启条件包括如下模型：

28、

29、式中，z表示植物的蒸腾作用强度，z(ti)表示喷水时刻植物的蒸腾作用程度，i(ti)表示在ti时刻的总光照强度，ts(ti)表示在ti时刻的土壤温度适宜度，ta(ti)表示在ti时刻的空气温度适宜度，hs(ti)表示在ti时刻的土壤湿度适宜度，ha(ti)表示在ti时刻的空气湿度适宜度，zmax表示当天最大的蒸腾作用程度，为z(ti)的归一化处理结果，表示喷灌需满足

30、更进一步地，在喷灌设备根据所述植物种类和植物各生长期的综合适宜度选择对应的喷灌方式、喷灌量和喷灌时间对植物进行喷灌之后，还包括如下步骤：

31、获取现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度，当现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度满足喷灌设备开启条件时且现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度不满足植物种类和植物各生长期的综合适宜度时，喷灌设备根据所述植物种类和植物各生长期的综合适宜度选择对应的喷灌方式、喷灌量和喷灌时间对植物进行喷灌。

32、更进一步地，所述喷灌方式包括喷灌、喷洒和滴灌。

33、本发明还提供一种育植自主喷灌决策执行装置，所述装置包括：

34、环境适宜度获取模块，用于根据植物种类和植物各生长期特性建立空气温湿度适宜模型、土壤温湿度适宜模型和光照强度适宜模型，所述空气温湿度适宜模型、土壤温湿度适宜模型和光照强度适宜模型分别用于获得植物种类和植物各生长期所对应的空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度；

35、综合适宜度获取模块，用于建立综合适宜度模型，将所述空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度代入综合适宜度模型内，获得植物种类和植物各生长期的综合适宜度；

36、喷灌设备开启条件模块，用于根据植物种类和植物各生长期特性以及空气温湿度、土壤温湿度和光照强度对植物蒸腾作用的影响，建立以植物蒸腾程度为依据的喷灌设备开启条件；

37、喷灌控制模块，用于获取现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度，当现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度满足喷灌设备开启条件时且现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度不满足植物种类和植物各生长期的综合适宜度时，喷灌设备根据所述植物种类和植物各生长期的综合适宜度选择对应的喷灌方式、喷灌量和喷灌时间对植物进行喷灌。

38、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

39、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

40、本发明的有益效果是，该方法根据植物种类和植物的不同生长期特性获取其对应的空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度，并且根据空气温湿度适宜度、土壤温湿度适宜度和光照强度适宜度计算出综合适宜度，进而以综合适宜度做依据，并根据现场空气温湿度、土壤温湿度和光照强度选择对应的喷灌方式、喷灌量和喷灌时间对植物进行喷灌，可以使喷灌方式结合植物种类和植物的不同生长期特性以及现场的空气温湿度、土壤温湿度和光照强度进行自适应喷灌，保证育植培育的效果。另外，本方法还采用了植物蒸腾程度作为条件判断是否开启喷灌设备，在确定是否喷水时，为了保护植物，在考虑综合适宜度的同时，还要满足喷水时刻植物的蒸腾作用程度，避免在植物蒸腾作用强烈的时候喷灌，导致植物气孔堵塞，不能进行蒸腾作用，继而不能散热而致使内部紊乱，酶活性失调，最后死亡的问题。