【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及自動控制，尤其涉及林業苗木標準化生產的智能灌溉系統。
技術介紹
1、自動控制
旨在通過使用計算機程序或其他自動化機制來監控和調整設備或系統的運行狀態，從而無需人工直接干預即可達到預定的管理和控制目標。自動控制
廣泛應用于工業生產、環境管理、交通系統、家居設備以及精密農業等多種場景中。在自動控制系統中，關鍵技術包括傳感器技術、數據采集系統、實時反饋機制、控制算法設計以及執行機構，自動控制系統能夠自動檢測環境變化，實時處理數據，并根據預設程序調整操作參數，達到自動化控制效果。
2、其中，林業苗木標準化生產的智能灌溉系統是一種設計用于林業苗木培育生產的灌溉自動化解決方案。該系統的主要用途是通過智能化管理灌溉過程，確保苗木得到均勻和適宜的水分供給，從而提高苗木的生長質量和生產效率。通過集成環境監測傳感器和自動控制算法，對灌溉時機和水量進行精準調控。不僅有助于節水和降低勞動力成本，還能根據苗木生長的實際需求優化水資源的分配，支持可持續的林業發展。
3、傳統灌溉系統缺乏對實時變化的快速響應和精確調整能力，傳統系統未能有效集成和利用實時環境數據，導致水肥利用不均，影響苗木生長的均衡性和質量，傳統系統無法綜合未來天氣預測與土壤實時狀態，導致資源分配無法優化，會出現資源過量或不足的情況，增加了生產成本和資源浪費，缺乏有效的資源監控和預警機制，使灌溉過程中會出現因資源不足而急需補充的緊急情況，影響灌溉的連續性和效率。
技術實現思路
1、本專利技術的目的
2、為了實現上述目的，本專利技術采用了如下技術方案：林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，所述系統包括：
3、土壤水肥狀態監測模塊基于林業苗木種植環境，收集土壤當前水分和肥力狀態數據，得到實時水肥數據信息；
4、水肥需求分析模塊基于所述實時水肥數據信息，分析實時水肥數據與預設標準的偏差，評估林業苗木的灌溉和施肥的需求量，得到灌溉與施肥需求量數據；
5、水肥量調整模塊基于所述灌溉與施肥需求量數據，結合未來時段的天氣狀態與當前土壤溫度，調整灌溉與施肥量，得到優化灌溉與施肥量信息；
6、時段優化模塊基于所述優化灌溉與施肥量信息，結合未來時段的天氣狀態、林業苗木的生長階段和肥料類型，識別目標灌溉與施肥時間段，得到優化灌溉與施肥時間信息；
7、執行控制模塊基于所述優化灌溉與施肥量信息和優化灌溉與施肥時間信息，對林業苗木進行灌溉與施肥操作，得到灌溉與施肥實施信息；
8、資源監控模塊基于所述灌溉與施肥實施信息，監控肥料液與灌溉水的剩余量，并在肥料液與灌溉水的剩余量低于預設閾值時，通知管理人員進行肥料液與灌溉水添加，得到肥料液與灌溉水儲量控制信息。
9、作為本專利技術的進一步方案，所述實時水肥數據信息包括土壤的實時濕度水平和肥力狀態指標，所述灌溉與施肥需求量數據包括目標水量、目標肥料類型和目標肥料量，所述優化灌溉與施肥量信息包括調整后的灌溉量和施肥量，所述優化灌溉與施肥時間信息包括灌溉起始時間、施肥起始時間和預計灌溉和施肥持續周期，所述灌溉與施肥實施信息包括灌溉執行時長、施肥執行量和執行誤差記錄，所述肥料液與灌溉水儲量控制信息包括當前肥料液儲量、當前灌溉水儲量和下次補充預警時間。
10、作為本專利技術的進一步方案，所述土壤水肥狀態監測模塊包括：
11、傳感器校準子模塊基于林業苗木種植環境，對土壤肥力傳感器和土壤濕度傳感器進行校準，利用已知標準樣本比較傳感器輸出，調整傳感器參數，優化傳感器誤差，得到傳感器精度調整結果；
12、環境數據采集子模塊基于所述傳感器精度調整結果，通過周期性地讀取傳感器數據，收集林業苗木種植區域內的土壤水分和肥力數據，并對數據進行篩分，剔除異常數據，生成實時土壤情況信息；
13、數據記錄子模塊基于所述實時土壤情況信息，對數據進行格式化處理，并對數據進行時間標記、地點分類和參數索引，優化數據的可追溯性和訪問性，得到實時水肥數據信息。
14、作為本專利技術的進一步方案，所述水肥需求分析模塊包括：
15、標準值獲取子模塊基于所述實時水肥數據信息，根據當前林業苗木的類型，結合林業苗木的生成階段，通過林業苗木種植歷史記錄，獲取當前林業苗木的標準種植水分和肥力值，得到標準種植信息；
16、偏差計算子模塊基于所述標準種植信息，將當前水肥數據與標準種植水分和肥力值進行對比，計算和分析土壤濕度和肥力的偏差值，得到需求偏差分析結果；
17、需求評估子模塊基于所述需求偏差分析結果，根據偏差值的大小，利用線性回歸算法，計算林業苗木所需的灌溉量和施肥量，得到灌溉與施肥需求量數據。
18、作為本專利技術的進一步方案，所述線性回歸算法，按照公式：
19、；
20、計算灌溉施肥需求量數據，其中，是預測的灌溉施肥需求量數據，是截距，是斜率，是偏差值平方的系數，是溫度調節系數，是實際測量的土壤溫度，是土壤飽和度的影響系數，是土壤飽和度。
21、作為本專利技術的進一步方案，所述水肥量調整模塊包括：
22、天氣數據集成子模塊基于所述灌溉與施肥需求量數據，從多個氣象數據源收集未來時段的天氣預報信息，包括降雨概率、降雨量和溫度，并通過溫度傳感器獲取當前的土壤溫度信息，進行數據整合，得到天氣狀況數據；
23、天氣影響評估子模塊基于所述天氣狀況數據，評估降雨對土壤濕度的影響和溫度變化對肥料吸收速率的影響，得到天氣影響評估結果；
24、策略生成子模塊基于所述天氣影響評估結果和灌溉與施肥需求量數據，利用遺傳算法，計算差異化天氣條件下所需的灌溉和施肥量，制定匹配灌溉和施肥策略，包括灌溉和施肥的量和施肥濃度，得到優化灌溉與施肥量信息。
25、作為本專利技術的進一步方案，所述遺傳算法，按照公式：
26、；
27、計算優化后的灌溉和施肥策略，其中，為優化后的灌溉和施肥策略，為當前策略，和為差異化氣條件生成的候選策略，為交叉因子，為當前環境狀態，為歷史平均環境狀態，為環境影響因子，為調整因子。
28、作為本專利技術的進一步方案，所述時段優化模塊包括：
29、生長階段分析子模塊基于所述優化灌溉與施肥量信息，根據林業苗木的歷史種植記錄，分析林業苗木差異化生長階段特征，識別每個階段對水分和營養的吸收時段，得到生長階段特性分析結果；
30、時間窗口計算子模塊基于所述生長階段特性分析結果，結合未來時段的天氣狀況、土壤溫度和林業苗木的生長周期，計算目標灌溉和施肥時間窗口，優化灌溉與施肥效率，得到優化時間窗口選擇結果；
31、時間調度子模塊基于所述優化時間窗口選擇結果，制定匹配的灌溉和施肥的時間，調整和安排對應操作日程，匹配未來時段的環境條件和苗木的生長需求，得到優化灌溉與施肥時間信息。
32、作為本專利技術的進本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述系統包括：
2.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述實時水肥數據信息包括土壤的實時濕度水平和肥力狀態指標，所述灌溉與施肥需求量數據包括目標水量、目標肥料類型和目標肥料量，所述優化灌溉與施肥量信息包括調整后的灌溉量和施肥量，所述優化灌溉與施肥時間信息包括灌溉起始時間、施肥起始時間和預計灌溉和施肥持續周期，所述灌溉與施肥實施信息包括灌溉執行時長、施肥執行量和執行誤差記錄，所述肥料液與灌溉水儲量控制信息包括當前肥料液儲量、當前灌溉水儲量和下次補充預警時間。
3.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述土壤水肥狀態監測模塊包括：
4.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述水肥需求分析模塊包括：
5.根據權利要求4所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述線性回歸算法，按照公式：
6.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述水肥量調整模塊包
7.根據權利要求6所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述遺傳算法，按照公式：
8.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述時段優化模塊包括：
9.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述執行控制模塊包括：
10.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述資源監控模塊包括：
...【技術特征摘要】
1.林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述系統包括：
2.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述實時水肥數據信息包括土壤的實時濕度水平和肥力狀態指標，所述灌溉與施肥需求量數據包括目標水量、目標肥料類型和目標肥料量，所述優化灌溉與施肥量信息包括調整后的灌溉量和施肥量，所述優化灌溉與施肥時間信息包括灌溉起始時間、施肥起始時間和預計灌溉和施肥持續周期，所述灌溉與施肥實施信息包括灌溉執行時長、施肥執行量和執行誤差記錄，所述肥料液與灌溉水儲量控制信息包括當前肥料液儲量、當前灌溉水儲量和下次補充預警時間。
3.根據權利要求1所述的林業苗木標準化生產的智能灌溉系統，其特征在于，所述土壤水肥狀態監測模塊包括：
4.根據權利要求1所述的林業苗木...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈朋，羅樹凱，錢磊，代色平，曾斯婧，
申請(專利權)人：廣州市林業和園林科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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