一种灌溉控制方法与流程

本发明涉及农业自动化，尤其涉及一种灌溉控制方法。

背景技术：

1、在农作物种植的管理上，一般采用土壤含水量来指导农作物的灌溉，土壤含水量过高或过低会导致农作物的根系腐烂、或者缺水干旱致死的情况。现有的灌溉系统一般采用无线电磁阀来进行灌溉，灌溉方法采用定时开启电磁阀的模式达到灌溉目的，提前设定开启灌溉的时段以及灌溉时长，但这样会产生的问题是：不能准确按照农作物的实时需求来进行灌溉，也就是说，可能会存在土壤干旱的时刻灌溉系统却处于休眠，而土壤处于湿润不需要灌溉的时刻灌溉系统处于唤醒状态等情况。

2、智能灌溉一般是以当前土壤含水量作为是否需要灌溉的参考指标，更能匹配农作物的实时灌溉需求。现有的测量土壤含水量的监测方法有很多，有烘干法、电阻法、中子仪法、γ射线(透射)法、时域反射仪(tdr)法等。根据土壤电阻值来进行灌溉，例如当土壤电阻值超过某一阈值，就进行灌溉。对于灌溉人员而言依靠电阻值来进行灌溉，就需要灌溉人员记住当前电阻值，而土壤准确的电阻值是一个需要专业仪器测量才能得出的专业数据，不便于灌溉人员方便快捷地操作，因此亟需一种容易实现且智能化的灌溉控制方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种灌溉控制方法，既能容易实现、减少成本，也能满足大部分类型的土壤和灌溉场景。

2、为实现上述目的，本发明可以通过以下技术方案予以实现：

3、一种灌溉控制方法，包括以下步骤：

4、建立土壤电阻rx与土壤电压值vc的函数关系fp；

5、建立灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系fk；

6、电阻电压转换电路把当前土壤电阻转换成当前土壤电压值；

7、设定参考灌溉指数；

8、根据参考灌溉指数以及灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系fk获得参考土壤电阻值；

9、根据参考土壤电阻值以及土壤电阻rx和土壤电压值vc的函数关系fp获得参考电压值；

10、将当前土壤电压值与参考电压值进行比较，根据比较结果控制土壤是否进行灌溉。

11、进一步地，建立土壤电阻rx与土壤电压值vc的映射函数：vc＝fp(rx，p1，p2)，所述p1为第一可调参数，1kω<p1<2000000kω，所述p2为第二可调参数，0kω<p2<100kω。

12、进一步地，在输出当前土壤电压值和参考电压值之前调整第一可调参数p1和第二可调参数p2的取值，使输出的当前土壤电压值与参考电压值之间的电压差值最大。

13、进一步地，所述调整第一可调参数p1和第二可调参数p2的取值的步骤包括：

14、获取当前土壤电阻值；

15、令p1＝{p11,p12,p13,…,p1n}，p2＝{p21,p22,p23,…,p2n}；

16、调整第一可调参数p1和第二可调参数p2的取值，取其中一值p11、p21，代入土壤电阻rx和土壤电压值vc的函数关系vc＝fp(rx，p11，p21)；

17、根据当前土壤电阻值以及土壤电阻rx和土壤电压值vc的函数关系vc＝fp(rx，p11，p21)获得当前土壤电压值；

18、根据参考灌溉指数以及灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系fk获得参考土壤电阻值；

19、根据参考土壤电阻值以及土壤电阻rx和土壤电压值vc的函数关系vc＝fp(rx，p11，p21)获得参考电压值；

20、对p1、p2进行遍历，使当前土壤电压值与参考电压值之间的电压差值最大，此时的第一可调参数p1和第二可调参数p2为最优可调参数；

21、把第一可调参数p1和第二可调参数p2的最优可调参数代入电阻电压转换电路以及土壤电阻rx和土壤电压值vc的函数关系fp。

22、进一步地，建立灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系：rx＝fk(ir，b)，所述b为拟合系数。

23、进一步地，建立灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系fk的步骤包括：

24、在安装智能灌溉系统时，设定当前的灌溉指数为ir1，获取当前土壤电阻值rx1；

25、在第一次灌溉时，设定当前的灌溉指数为ir2，获取当前土壤电阻值rx2；

26、在第m次灌溉时，设定当前的灌溉指数为irm，获取当前土壤电阻值rxm；

27、由点{ir1，rx1}，{ir2，rx2}…{irm，rxm}得到灌溉指数ir和土壤电阻rx的拟合函数rx＝fk(ir，b)，b为拟合系数。

28、进一步地，获取当前土壤电阻值的步骤包括：

29、通过电阻电压转换电路获得当前土壤电压值模拟量；

30、通过模拟数字转换电路把当前土壤电压值模拟量转化成当前土壤电压值数字量；

31、根据当前土壤电压值数字量以及土壤电阻rx和土壤电压值vc的反函数关系rx＝fp-1(vc，p1，p2)计算获得当前土壤电阻值。

32、进一步地，所述电阻电压转换电路包括土壤电阻自适应模块、自适应比例模块和运放模块；

33、所述土壤电阻自适应模块与所述运放模块的正输入端连接，所述土壤电阻自适应模块为所述运放模块提供合适的输入匹配电阻，所述合适的输入匹配电阻即为第一可调参数p1；

34、所述自适应比例模块与所述运放模块的负输入端连接；所述自适应比例模块为运放模块提供合适的第二可调参数p2，满足电路工作范围；

35、所述运放模块的输出端分别输出土壤电压和模拟数字转换电路的采样电压，所述运放模块的电源通过电阻与土壤探针的其中一探针连接，所述运放模块的正输入端与所述土壤探针的另一探针连接。

36、进一步地，将气象数据作为输入值，将灌溉指数ir作为输出值，构建神经网络模型，通过神经网络模型获得参考灌溉指数。

37、进一步地，通过神经网络模型获得参考灌溉指数的步骤包括：

38、将多组气象数据进行归一化处理，输入向量x＝{x1,x2,…,xn}为多组气象数据，输出y＝{ir}为灌溉指数；

39、将多组数据xi＝{x1i,x2i,…,xni}，yi＝{iri}放入神经网络，xi表示多组气象数据，训练获得net＝{h,b,o}系数，h为神经网络各层节点的权重向量，b为各层节点的调整向量，o为输出层的权重向量；

40、根据气象数据通过net系数计算参考灌溉指数。

41、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

42、本发明采用灌溉指数作为设定值，并通过灌溉指数来影响参考电压值，通俗易懂，便于灌溉人员理解和灵活操作智能灌溉系统，同时参考电压值相对客观和准确。进一步控制系统在土壤不需要灌溉时，控制系统处于休眠状态；当土壤的灌溉指数超过设定值，控制系统自动唤醒，接受灌溉指令。本发明能适应不同土壤成分，扩大使用范围，达到节能的效果。

技术特征：

1.一种灌溉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的灌溉控制方法，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的灌溉控制方法，其特征在于：在输出当前土壤电压值和参考电压值之前调整第一可调参数p1和第二可调参数p2的取值，使输出的当前土壤电压值与参考电压值之间的电压差值最大。

4.根据权利要求3所述的灌溉控制方法，其特征在于，所述调整第一可调参数p1和第二可调参数p2的取值的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的灌溉控制方法，其特征在于：建立灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系：rx＝fk(ir，b)，所述b为拟合系数。

6.根据权利要求4所述的灌溉控制方法，其特征在于，建立灌溉指数ir与土壤电阻rx的函数关系fk的步骤包括：

7.根据权利要求4或6所述的灌溉控制方法，其特征在于，获取当前土壤电阻值的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的灌溉控制方法，其特征在于：所述电阻电压转换电路包括土壤电阻自适应模块、自适应比例模块和运放模块；

9.根据权利要求1所述的灌溉控制方法，其特征在于：将气象数据作为输入值，将灌溉指数ir作为输出值，构建神经网络模型，通过神经网络模型获得参考灌溉指数。

10.根据权利要求9所述的灌溉控制方法，其特征在于，通过神经网络模型获得参考灌溉指数的步骤包括：

技术总结
本发明涉及一种灌溉控制方法，主要包括建立土壤电阻Rx与土壤电压值Vc的函数关系fp；建立灌溉指数Ir与土壤电阻Rx的函数关系fk；电阻电压转换电路把当前土壤电阻转换成当前土壤电压值；设定参考灌溉指数；根据参考灌溉指数以及灌溉指数Ir与土壤电阻Rx的函数关系fk获得参考土壤电阻值；根据参考土壤电阻值以及土壤电阻Rx和土壤电压值Vc的函数关系fp获得参考电压值；如果当前土壤电压值与参考电压值之间的电压差值为零时对土壤进行灌溉，将当前土壤电压值与参考电压值进行比较，根据比较结果控制土壤是否进行灌溉。本发明能适应不同土壤成分，扩大使用范围，达到节能的效果。

技术研发人员：罗海据,孟祥宝,钟林忆,李平川,黄冠,谢秋波,黎国明,刘海峰,刘红刚,杨宇峰
受保护的技术使用者：广州市健坤网络科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31