發(fā)明專利：一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法.pdf

19 中華 人民共和國 國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局 12 發(fā)明 專利申請 10 申請公布號(hào) 43 申請公布日 21 申請 號(hào) 202011173847 1 22 申請日 2020 10 28 71 申請人 上海國興農(nóng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限 公司 地址 200092 上海市楊 浦區(qū)中山北二路 1121號(hào) 4C06室 72 發(fā)明人 郭 之兵 陳新星 74 專利代理 機(jī)構(gòu) 上海世圓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限 公司 31320 代理人 陳穎潔 王佳妮 51 Int Cl A01G 25 16 2006 01 G06F 17 11 2006 01 G05B 19 04 2006 01 54 發(fā)明名稱 一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 57 摘要 本發(fā)明提供一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自 動(dòng)控制方法 響應(yīng)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的指令 啟動(dòng) 灌溉決策程序 包括 獲取灌溉區(qū)域的編碼 ID 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 獲取當(dāng)前時(shí) 間 T 1 判斷當(dāng)前是否在 可灌溉時(shí)間段內(nèi) 獲 取上 次灌溉時(shí)間 T 0 獲取光照輻射值數(shù)據(jù) 計(jì)算在所述上次灌溉時(shí)間 T 0 至當(dāng)前時(shí)間 T 1 的時(shí)長內(nèi)的有效光合輻射累積量 R sum 根據(jù) 所述有效光合輻射累積量 R sum 計(jì)算所述時(shí)長 內(nèi)的水分蒸發(fā)量 ET 判斷所述蒸發(fā)量 ET 是否達(dá)到蒸發(fā)量閾值 ETs 進(jìn)入灌溉序列 本發(fā)明適用于雞毛菜整個(gè)生長周期的灌溉控制 使雞毛 菜品質(zhì)更高且保持一 致 并且節(jié)約用肥 權(quán)利要求書2頁 說明書4頁 附圖2頁 CN 112314414 A 2021 02 05 CN 112314414 A 1 一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 響應(yīng)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的指 令 啟動(dòng)灌溉決策程序 包括 獲取灌溉區(qū)域的編碼 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 獲取當(dāng)前時(shí)間 判斷當(dāng)前是否在可灌溉時(shí)間段內(nèi) 獲取上次灌溉時(shí)間 獲取光照輻射值數(shù)據(jù) 計(jì)算在所述上次灌溉時(shí)間至當(dāng)前時(shí)間的時(shí)長內(nèi)的有效光合 輻射累積量 根據(jù)所述有效光合輻射累積量 計(jì)算所述時(shí)長內(nèi)的水分蒸發(fā)量 判斷所述蒸發(fā)量是否達(dá)到蒸發(fā)量閾值 進(jìn)入灌溉序列 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 當(dāng)所述當(dāng) 前時(shí)間處于所述可灌溉時(shí)間段內(nèi)時(shí) 所述灌溉決策程序向下一步運(yùn)行 當(dāng)所述當(dāng)前時(shí)間不 在所述可灌溉時(shí)間段內(nèi)時(shí) 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令 返回步驟 繼續(xù)獲取當(dāng)前時(shí)間 或者返回待機(jī)狀態(tài) 3 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 當(dāng)所述蒸 發(fā)量已經(jīng)達(dá)到所述蒸發(fā)量閾值時(shí) 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出進(jìn)入灌溉序列的指令 開始進(jìn)行 潮汐灌溉 當(dāng)所述蒸發(fā)量尚未達(dá)到所述蒸發(fā)量閾值 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令 返回步驟 繼續(xù)獲取當(dāng)前時(shí)間 或者返回待機(jī)狀態(tài) 4 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 還包括設(shè) 置自動(dòng)灌溉參數(shù)的過程 選擇自動(dòng)灌溉區(qū)域 設(shè)定所述灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 灌溉時(shí) 長 灌溉系數(shù) 蒸發(fā)量閾值中的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) 5 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 所述有效 光合輻射累積量的計(jì)算公式為 Rsum iRTi 其中 R sum為所述有效光合輻射累積量 i為所述時(shí)長內(nèi)的單位時(shí)間數(shù) R為單位時(shí)間內(nèi) 的平均光照量 T為單位時(shí)間內(nèi)的光照時(shí)間 所述蒸發(fā)量的計(jì)算公式為 其中 ET為所述蒸發(fā)量 為灌溉系數(shù) R sum為有效光合輻射累積量 2 45為常數(shù) 6 根據(jù)權(quán)利要求1所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 還包括響 應(yīng)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的指令 啟動(dòng)預(yù)測灌溉決策程序 包括 a 獲取灌溉區(qū)域的編碼 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) b 獲取上次灌溉時(shí)間 c 獲取預(yù)測時(shí)段內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù) d 獲取光照輻射值數(shù)據(jù) e 計(jì)算在預(yù)測時(shí)段內(nèi)的有效光合輻射累積量以及水分的蒸發(fā)量 f 計(jì)算達(dá)到蒸發(fā)量閾值所需的時(shí)長 確定下次灌溉的啟動(dòng)時(shí)間 權(quán) 利 要 求 書 1 2 頁 2 CN 112314414 A g 加入灌溉序列 7 根據(jù)權(quán)利要求6所述的潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 所述預(yù)測 灌溉決策流程還包括設(shè)置預(yù)測灌溉參數(shù)的過程 選擇預(yù)測灌溉區(qū)域 設(shè)定預(yù)測灌溉周期 設(shè) 定所述灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 灌溉時(shí)長和灌溉系數(shù) 權(quán) 利 要 求 書 2 2 頁 3 CN 112314414 A 一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 技術(shù)領(lǐng)域 0001 本發(fā)明涉及穴盤生產(chǎn)農(nóng)作物技術(shù)領(lǐng)域 尤其涉及一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng) 控制方法 背景技術(shù) 0002 農(nóng)作物 例如各種葉子蔬菜 例如 小白菜 大蔥等 花卉 例如 矮牽牛 可以采 用穴盤生產(chǎn)技術(shù) 在溫室大棚中培育和種植 0003 雞毛菜 是上海蔬菜商品名中的一個(gè)獨(dú)特的名字 特指 三葉一心 株高10厘米 的 小白菜嫩苗 雞毛菜口感清香 質(zhì)地柔嫩 深受上海地區(qū)居民的青睞 雞毛菜還有清除肺熱 咳嗽 預(yù)防便秘 富含維生素C 維生素B1 維生素B6 泛酸等 經(jīng)常食用能夠促進(jìn)兒童生長發(fā) 育 緩解精神緊張 有益身體健康 0004 在農(nóng)作物 例如 雞毛菜 的工廠化穴盤生產(chǎn)技術(shù)體系中 潮汐灌溉也是生態(tài)高效 栽培關(guān)鍵控制點(diǎn)之一 傳統(tǒng)蔬果的灌溉方式通常是定時(shí)對(duì)整顆植株進(jìn)行噴水 這種灌溉方 式除了會(huì)阻礙大部分葉片表面的光合作用之外 沾了水的葉片表面更會(huì)增加細(xì)菌萌發(fā)的機(jī) 會(huì) 潮汐灌溉是基于基質(zhì)水分運(yùn)移規(guī)律的潮汐灌溉水肥決策方案 利用潮漲潮落實(shí)現(xiàn)循環(huán) 灌溉 灌溉時(shí)間短 灌溉均勻 肥隨水精準(zhǔn)施入 循環(huán)灌溉零排放 過濾和滲透處理后的灌溉 水清澈潔凈 通過穴盤孔隙直接浸入農(nóng)作物的根部 在這種灌溉方式下生產(chǎn)的農(nóng)作物 葉面 干燥 光合作用增強(qiáng) 通過阻止葉面沾濕 也防治了病害的發(fā)生與傳播 實(shí)現(xiàn)了全季節(jié)的零 農(nóng)藥生產(chǎn) 0005 現(xiàn)有技術(shù)中通常采用手動(dòng)的不定時(shí)或定時(shí)灌溉 主要流程為 手動(dòng)選擇灌溉區(qū)域 然后設(shè)定上水持續(xù)時(shí)間 選擇是否延時(shí) 再設(shè)置下次灌溉啟動(dòng)時(shí)間及灌溉周期 啟動(dòng)灌溉 但是 手動(dòng)灌溉需要頻繁設(shè)置各個(gè)中灌溉參數(shù) 參數(shù)來源比較局限 主要根據(jù)種植人員技術(shù) 經(jīng)驗(yàn) 灌溉過過程中對(duì)肥液濃度的控制不穩(wěn)定 發(fā)明內(nèi)容 0006 本發(fā)明的目的是提供一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 以解決現(xiàn)有技術(shù) 中存在的頻繁設(shè)置灌溉 參數(shù)調(diào)整 肥液控制等問題 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的潮汐灌溉 0007 為了達(dá)到上述目的 本發(fā)明的技術(shù)方案如下 0008 本發(fā)明的一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 其特征在于 響應(yīng)于自動(dòng)控 制系統(tǒng)的指令 啟動(dòng)灌溉決策程序 包括 0009 獲取灌溉區(qū)域的編碼 ID 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 0010 獲取當(dāng)前時(shí)間 T 1 判斷當(dāng)前是否在可灌溉時(shí)間段內(nèi) 0011 獲取上次灌溉時(shí)間 T 0 0012 獲取光照輻射值數(shù)據(jù) 計(jì)算在所述上次灌溉時(shí)間 T 0 至當(dāng)前時(shí)間 T 1 的時(shí)長內(nèi) 的有效光合輻射累積量 R sum 0013 根據(jù)所述有效光合輻射累積量 R sum 計(jì)算所述時(shí)長內(nèi)的水分蒸發(fā)量 ET 說 明 書 1 4 頁 4 CN 112314414 A 0014 判斷所述蒸發(fā)量 ET 是否達(dá)到蒸發(fā)量閾值 ETs 0015 進(jìn)入灌溉序列 0016 所述可灌溉時(shí)間段是指根據(jù)作物的生長習(xí)性設(shè)置的作物灌溉時(shí)間段 當(dāng)所述當(dāng)前 時(shí)間 T 1 處于所述可灌溉時(shí)間段內(nèi)時(shí) 所述灌溉決策程序向下一步運(yùn)行 當(dāng)所述當(dāng)前時(shí)間 T1 不在所述可灌溉時(shí)間段內(nèi)時(shí) 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令 返回步驟 繼續(xù)獲取當(dāng) 前時(shí)間 T 1 或者返回待機(jī)狀態(tài) 0017 進(jìn)一步地 當(dāng)所述蒸發(fā)量 ET 已經(jīng)達(dá)到所述蒸發(fā)量閾值 ETs 時(shí) 所述自動(dòng)控制系 統(tǒng)發(fā)出進(jìn)入灌溉序列的指令 開始進(jìn)行潮汐灌溉 當(dāng)所述蒸發(fā)量 ET 尚未達(dá)到所述蒸發(fā)量 閾值 ETs 所述自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令 返回步驟 繼續(xù)獲取當(dāng)前時(shí)間 T 1 或者返回 待機(jī)狀態(tài) 0018 進(jìn)一步地 本發(fā)明的一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 還包括設(shè)置自動(dòng) 灌溉參數(shù)的過程 選擇自動(dòng)灌溉區(qū)域 設(shè)定所述灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 灌溉時(shí)長 灌溉 系數(shù) 蒸發(fā)量閾值中的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù) 0019 所述灌溉時(shí)長為所述潮汐灌溉的上水維持時(shí)間長度 0020 所述灌溉系數(shù)是由農(nóng)作物的品種及供給農(nóng)作物生長的土壤基質(zhì)的類型共同決定 的 由操作者事先自定義輸入自動(dòng)控制系統(tǒng) 0021 所述蒸發(fā)量閾值 ETs 為操作者事先設(shè)定的蒸發(fā)量 ET 的閾值 當(dāng)所述時(shí)長內(nèi)的 水分蒸發(fā)量 ET 到達(dá)所述蒸發(fā)量閾值 ETs 后 所述潮汐灌溉啟動(dòng) 0022 進(jìn)一步地 所述有效光合輻射累積量 R sum 的計(jì)算公式為 0023 Rsum iRTi 0024 其中 R sum為所述有效光合輻射累積量 i為所述時(shí)長內(nèi)的單位時(shí)間數(shù) R為單位時(shí) 間內(nèi)的平均光照量 T為單位時(shí)間內(nèi)的光照時(shí)間 0025 所述蒸發(fā)量 ET 的計(jì)算公式為 0026 0027 其中 ET為所述蒸發(fā)量 為灌溉系數(shù) R sum為有效光合輻射累積量 2 45為常數(shù) 0028 進(jìn)一步地 本發(fā)明的一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 還包括響應(yīng)于自 動(dòng)控制系統(tǒng)的指令 啟動(dòng)預(yù)測灌溉決策程序 包括 0029 a 獲取灌溉區(qū)域的編碼 ID 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 0030 b 獲取上次灌溉時(shí)間 T 0 0031 c 獲取預(yù)測時(shí)段內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù) 0032 d 獲取光照輻射值數(shù)據(jù) 0033 e 計(jì)算在預(yù)測時(shí)段內(nèi)的有效光合輻射累積量 R sum 以及水分的蒸發(fā)量 ET 0034 f 計(jì)算達(dá)到蒸發(fā)量閾值 ETs 所需的時(shí)長 t 確定下次灌溉的啟動(dòng)時(shí)間 T 1 T 0 t 0035 g 加入灌溉序列 0036 進(jìn)一步地 所述預(yù)測灌溉決策流程還包括設(shè)置預(yù)測灌溉參數(shù)的過程 選擇預(yù)測灌 溉區(qū)域 設(shè)定預(yù)測灌溉周期 設(shè)定所述灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 灌溉時(shí)長和灌溉系數(shù) 0037 本發(fā)明的有益效果是 說 明 書 2 4 頁 5 CN 112314414 A 0038 采用本發(fā)明的自動(dòng)控制方法進(jìn)行潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物 可以提升農(nóng)作物 例如雞 毛菜 的品質(zhì)和產(chǎn)品 適用于雞毛菜整個(gè)生長周期的灌溉控制 對(duì)各個(gè)時(shí)間段灌溉肥液的控 制使雞毛菜品質(zhì)更高且保持一致 并且節(jié)約用肥 將經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使種植數(shù)據(jù)化更利 于種植的推廣以及產(chǎn)業(yè)化種植 附圖說明 0039 圖1為實(shí)施例1的潮汐灌溉自動(dòng)控制流程圖 0040 圖2為實(shí)施例2提前預(yù)測灌溉決策流程圖 具體實(shí)施方式 0041 為了使本發(fā)明的目的 技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白 以下結(jié)合附圖及實(shí)施例 對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明 應(yīng)當(dāng)理解 此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明 并 不用于限定本發(fā)明 0042 本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解 除非特意聲明 這里使用的單數(shù)形式 一 一 個(gè) 所述 和 該 也可包括復(fù)數(shù)形式 應(yīng)該進(jìn)一步理解的是 本發(fā)明的說明書中使用的措 辭 包括 是指存在所述特征 整數(shù) 步驟 操作 元件和 或組件 但是并不排除存在或添加 一個(gè)或多個(gè)其他特征 整數(shù) 步驟 操作 元件 組件和 或它們的組 0043 實(shí)施例1 0044 如圖1所示 一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 包括 0045 1 預(yù)先設(shè)置自動(dòng)灌溉參數(shù) 0046 選擇自動(dòng)灌溉區(qū)域 0047 設(shè)定該灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 8 00 10 00和16 00 18 00 程序在該時(shí)段之 外不啟動(dòng)灌溉 0048 設(shè)置灌溉時(shí)長 10min 說明單次灌溉潮汐上水維持時(shí)間為10分鐘 0049 設(shè)置灌溉系數(shù) 0 76 也即所述蒸發(fā)量 ET 的計(jì)算公式中參數(shù) 為0 76 0050 設(shè)置蒸發(fā)量閾值 ETs 3 0mm 也即蒸騰蒸發(fā)量達(dá)到3 0mm后 啟動(dòng)潮汐灌溉 0051 2 2020年7月30日8時(shí) 響應(yīng)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的指令 對(duì)穴盤雞毛菜啟動(dòng)灌溉決策 程序 包括S1 S9 0052 S1 獲取灌溉區(qū)域的編碼 ID 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 0053 S2 程序讀取當(dāng)前時(shí)間 T 1 為2020年7月30日8時(shí) 0054 S3 判斷當(dāng)前是在可灌溉時(shí)間段內(nèi) 0055 S4 程序讀取上次灌溉時(shí)間 T 0 為2020年7月29日17時(shí) 0056 S5 程序讀取7月29日17時(shí)至7月30日8時(shí)的光照輻射值數(shù)據(jù) 0057 S6 以小時(shí)為單位取平均值進(jìn)行累積 計(jì)算得出有效光合輻射累積量 R sum 為 8 3J m2 0058 S7 根據(jù)有效光合輻射累積量 R sum 計(jì)算得出7月29日17時(shí)至7月30日8時(shí)內(nèi)的水 分蒸發(fā)量 ET 為2 48mm 0059 S8 程序經(jīng)比對(duì)判斷 ET值小于蒸發(fā)量閾值 ETs 的3 0mm 不啟動(dòng)灌溉 返回S2 繼 續(xù)讀取當(dāng)前時(shí)間 說 明 書 3 4 頁 6 CN 112314414 A 0060 S9 2020年7月30日9時(shí) 重復(fù)上述步驟 S1 S8 計(jì)算得出有效光合輻射累積量 Rsum 為10 5J m 2 并計(jì)算得出ET值為3 14mm 大于蒸發(fā)量閾值 ETs 的3 0mm 符合灌溉條 件 進(jìn)入潮汐灌溉序列 維持上水時(shí)間為10分鐘 0061 實(shí)施例2 0062 如圖2所示 一種潮汐灌溉穴盤農(nóng)作物的自動(dòng)控制方法 對(duì)穴盤雞毛菜的預(yù)測灌溉 決策流程 0063 1 預(yù)先設(shè)置預(yù)測灌溉參數(shù) 0064 選擇預(yù)測灌溉區(qū)域 0065 設(shè)定預(yù)測灌溉周期 選取未來5天的氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù) 可以是3天 5天 7天等 根據(jù)實(shí) 際氣象數(shù)據(jù)獲取的精度來調(diào)整 0066 設(shè)定所述灌溉區(qū)域的可灌溉時(shí)間段 8 00 10 00和16 00 18 00 程序在該時(shí)段 之外不啟動(dòng)灌溉 0067 設(shè)置灌溉時(shí)長 10min 說明單次灌溉潮汐上水維持時(shí)間為10分鐘 0068 設(shè)置灌溉系數(shù) 0 76 也即所述蒸發(fā)量 ET 的計(jì)算公式中參數(shù) 為0 76 0069 2 2020年9月22日9時(shí) 響應(yīng)于自動(dòng)控制系統(tǒng)的指令 啟動(dòng)預(yù)測灌溉決策程序 包 括S11 S19 0070 S11 程序讀取灌溉區(qū)域的編碼 ID 確認(rèn)灌溉區(qū)域的面積參數(shù) 0071 S12 程序讀取上次灌溉時(shí)間 T 0 為2020年9月22日8時(shí) 0072 S13 程序讀取預(yù)測時(shí)段內(nèi)的天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù) 0073 S14 根據(jù)所述天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù) 程序讀取光照輻射值數(shù)據(jù) 0074 S15 計(jì)算在預(yù)測時(shí)段內(nèi)的有效光合輻射累積量 R sum 和水分的蒸發(fā)量 ET 0075 S16 計(jì)算達(dá)到蒸發(fā)量閾值 ETs 所需的時(shí)長 t 為26小時(shí) 0076 S17 計(jì)算下次灌溉的啟動(dòng)時(shí)間 T 1 T 0 t 為2020年9月23日10時(shí) 0077 S18 加入灌溉序列 說 明 書 4 4 頁 7 CN 112314414 A 圖1 說 明 書 附 圖 1 2 頁 8 CN 112314414 A 圖2 說 明 書 附 圖 2 2 頁 9 CN 112314414 A