【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，具體而言，涉及一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著全球?qū)r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注日益加深，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)逐漸向自動化、智能化方向發(fā)展。在此背景下，基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，旨在通過清潔、可再生的太陽能為農(nóng)業(yè)灌溉和施肥提供動力，從而克服對市政供電的依賴、提高對能源的利用。
2、然而，在實(shí)際應(yīng)用中，基于光伏發(fā)電的系統(tǒng)面臨著一些技術(shù)問題，特別是光伏發(fā)電無法始終穩(wěn)定支撐灌溉或施肥策略，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體地，光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電量依賴于光照強(qiáng)度，而這一強(qiáng)度受天氣、季節(jié)和日照時間的影響極大。在陰雨天氣、云層遮擋或日照時間短的情況下，太陽能發(fā)電量可能大幅下降，這將導(dǎo)致電池儲能系統(tǒng)無法及時充電，或儲存的電量不足以支持系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行。此時，若不調(diào)整原灌溉或施肥策略，尤其是在需要高功率支持的農(nóng)業(yè)設(shè)備（如水泵、噴頭等）運(yùn)行時，光伏電量的不足可能會直接導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)或無法按計(jì)劃完成灌溉、施肥任務(wù)。
3、針對上述問題，設(shè)計(jì)一種智能化的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理方法或系統(tǒng)尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、鑒于此，本專利技術(shù)提出了一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理方法及系統(tǒng)，旨在解決當(dāng)前技術(shù)中基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理方法或系統(tǒng)在電量不足時，由于缺乏智能化調(diào)控策略導(dǎo)致系統(tǒng)停機(jī)或無法按計(jì)劃完成灌溉、施肥任務(wù)的問題。
2、一方面，本專利技術(shù)提出的一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，包括執(zhí)行單元與處理單元；
4、光伏儲能模塊，設(shè)置有光伏板與儲能裝置，所述光伏儲能模塊被配置為通過所述光伏板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并通過所述儲能裝置存儲或提供電能；
5、取水模塊，被配置為通過水泵抽取水源；
6、噴灑模塊，設(shè)置有升降立桿與安裝在所述升降立桿上的噴頭，所述噴灑模塊與取水模塊連接，所述噴灑模塊被配置為進(jìn)行噴灑作業(yè)；
7、加藥模塊，設(shè)置有控制加藥過程啟停的控制閥門以及流量傳感器，所述加藥模塊與噴頭連接，所述加藥模塊被配置為向所述噴灑模塊輸送藥品或肥料；
8、所述處理單元包括：
9、采集模塊，被配置為獲取光照強(qiáng)度、所述儲能裝置存儲的剩余電量以及對應(yīng)的獲取時間；
10、儲存數(shù)據(jù)庫，其存儲有不同農(nóng)作物的初始灌溉施肥策略，所述儲存數(shù)據(jù)庫還被配置為將所述剩余電量、光照強(qiáng)度與獲取時間存儲為第一歷史數(shù)據(jù)、將所述初始灌溉施肥策略中每次灌溉施肥的總灌溉水量、總施肥量與總用電量存儲為第二歷史數(shù)據(jù)；
11、預(yù)測模塊，被配置為確定農(nóng)作物的種類并獲取該農(nóng)作物的所述初始灌溉施肥策略，根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的自然耗電量與預(yù)測剩余電量，將所述預(yù)測剩余電量與對應(yīng)的所述總用電量進(jìn)行比對，判斷所述初始灌溉施肥策略是否進(jìn)行調(diào)整；
12、調(diào)整模塊，被配置為當(dāng)對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整時，計(jì)算所述總用電量與預(yù)測剩余電量的差值，并記為電量缺口；根據(jù)所述電量缺口對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整，同時，判斷是否發(fā)出系統(tǒng)停機(jī)預(yù)警。
13、進(jìn)一步地，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的自然耗電量時，包括：
14、獲取所述光照強(qiáng)度與所述光伏板進(jìn)行發(fā)電的最低光照強(qiáng)度并進(jìn)行比對，當(dāng)所述光照強(qiáng)度小于或等于所述最低光照強(qiáng)度時，截取n組所述第一歷史數(shù)據(jù)；當(dāng)所述光照強(qiáng)度大于所述最低光照強(qiáng)度時停止截取，根據(jù)截取的所述第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算獲取第一自然耗電量，重復(fù)計(jì)算獲取，得到x組自然耗電量的數(shù)據(jù)；
15、所述自然耗電量滿足以下關(guān)系：
16、；
17、；
18、其中，表示第i自然耗電量，i取正整數(shù)；n表示當(dāng)所述光照強(qiáng)度小于或等于所述最低光照強(qiáng)度時截取的所述第一歷史數(shù)據(jù)的組數(shù)；表示第i組所述第一歷史數(shù)據(jù)的剩余電量；表示第i組所述第一歷史數(shù)據(jù)的獲取時間；表示自然耗電量；k表示浮動系數(shù)，k取（1,1.1]；x表示重復(fù)計(jì)算獲取的次數(shù)。
19、進(jìn)一步地，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的預(yù)測剩余電量時，還包括：
20、所述預(yù)測剩余電量滿足以下關(guān)系：
21、；
22、其中，表示預(yù)測剩余電量，表示當(dāng)前時間點(diǎn)，表示預(yù)設(shè)時間點(diǎn)。
23、進(jìn)一步地，當(dāng)將所述預(yù)測剩余電量與對應(yīng)的所述總用電量進(jìn)行比對，判斷所述初始灌溉施肥策略是否進(jìn)行調(diào)整時，包括：
24、若所述預(yù)測剩余電量大于所述總用電量，則判斷所述初始灌溉施肥策略不需要進(jìn)行調(diào)整；
25、若所述預(yù)測剩余電量小于或等于所述總用電量，則基于光照強(qiáng)度預(yù)測所述儲能裝置從當(dāng)前時間到所述預(yù)設(shè)時間點(diǎn)的存儲電能，當(dāng)所述預(yù)測剩余電量與存儲電能的總和大于所述總用電量時，則判斷所述初始灌溉施肥策略不需要進(jìn)行調(diào)整；當(dāng)所述預(yù)測剩余電量與存儲電能的總和低于或等于所述總用電量時，則判斷所述初始灌溉施肥策略需進(jìn)行調(diào)整。
26、進(jìn)一步地，所述存儲電能通過以下方法獲取：
27、；
28、其中，表示從t時刻到所述預(yù)設(shè)時間點(diǎn)的所述存儲電能，表示在t時刻的所述光照強(qiáng)度，表示所述光伏板的面積，表示所述光伏板的轉(zhuǎn)換效率，表示所述儲能裝置的充電效率，表示所述儲能裝置的最大容量，表示取a與b中的較小值，表示保障系數(shù)，取[0.8,1）。
29、進(jìn)一步地，當(dāng)根據(jù)電量缺口對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整時，包括：
30、獲取所述電量缺口與預(yù)設(shè)時間點(diǎn)后的預(yù)測光照強(qiáng)度，基于所述預(yù)測光照強(qiáng)度獲取預(yù)測每日存儲電能，基于所述電量缺口與預(yù)測每日存儲電能判斷是否將一次完成的所述初始灌溉施肥策略劃分為若干批次進(jìn)行以及確定當(dāng)判斷需要劃分時的批次數(shù)量；
31、所述每日存儲電能的檢測周期為24h。
32、進(jìn)一步地，基于所述電量缺口與預(yù)測每日存儲電能判斷是否將一次完成的所述初始灌溉施肥策略劃分為若干批次進(jìn)行以及確定當(dāng)判斷需要劃分時的批次數(shù)量，包括：
33、s1：將當(dāng)前的所述電量缺口與所述預(yù)測每日存儲電能進(jìn)行比對，當(dāng)所述預(yù)測每日存儲電能大于或等于所述電量缺口時，不對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行劃分；當(dāng)所述預(yù)測每日存儲電能小于所述電量缺口時，計(jì)算所述電量缺口與所述每日存儲電能的差值，并記為第y次電量差值，再次獲取所述每日存儲電能；
34、s2：將所述每日存儲電能與第y次電量差值進(jìn)行比對，當(dāng)所述每日存儲電能大于或等于所述第y次電量差值時，則判定劃分批次為y+1次；當(dāng)所述每日存儲電能小于所述第y次電量差值時，再次獲取所述每日存儲電能并重復(fù)進(jìn)行步驟s2至所述每日存儲電能大于或等于所述第y次電量差值時結(jié)束。
35、進(jìn)一步地，當(dāng)根據(jù)電量缺口對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整時，還包括：
36、根據(jù)所述預(yù)測光照強(qiáng)度確定灌溉施肥的時間點(diǎn)；
37、獲取所述預(yù)測光照強(qiáng)度以及對應(yīng)的預(yù)測時間，建立預(yù)測光照強(qiáng)度本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，包括執(zhí)行單元與處理單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的自然耗電量時，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的預(yù)測剩余電量時，還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)將所述預(yù)測剩余電量與對應(yīng)的所述總用電量進(jìn)行比對，判斷所述初始灌溉施肥策略是否進(jìn)行調(diào)整時，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲電能通過以下方法獲取：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)電量缺口對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整時，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，基于所述電量缺口與預(yù)測每日存儲電能判斷是否將一次完成的所述初始灌溉施肥策略
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)電量缺口對所述初始灌溉施肥策略進(jìn)行調(diào)整時，還包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元還包括：
10.一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理方法，應(yīng)用于權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，該方法包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，包括執(zhí)行單元與處理單元；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的自然耗電量時，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)根據(jù)第一歷史數(shù)據(jù)計(jì)算得到所述儲能裝置從當(dāng)前時間到預(yù)設(shè)時間點(diǎn)時的預(yù)測剩余電量時，還包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)將所述預(yù)測剩余電量與對應(yīng)的所述總用電量進(jìn)行比對，判斷所述初始灌溉施肥策略是否進(jìn)行調(diào)整時，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于光伏驅(qū)動的灌溉施肥管理系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲電能通過以下方法獲取：
6....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石巖，郭立龍，黃英寧，王艷春，魏雅芬，丁熙，曹吉鑫，
申請(專利權(quán))人：易維集控北京園林科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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