[發(fā)明專利]基于機(jī)器學(xué)習(xí)的光智能水肥一體機(jī)及工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110044076.4
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN112731994A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳煥芳;孟范玉;安順偉;胡瀟怡;王志平;牛曼麗;賈松濤;石文學(xué);朱岳;徐亮;李凡;李英褚;王芳;張淑玲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站;河北水潤佳禾現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D27/02
• 分類號(hào): G05D27/02;A01C23/00;A01C23/04;A01C21/00
• 代理公司: 河北磅礴律師事務(wù)所 13139
• 代理人: 胡欣

1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的光智能水肥一體機(jī)施肥工藝，其特征在于：包括以下工藝；

S1，建立基于光照、時(shí)序和土壤水分的灌溉決策；

S2，建立基于比例和EC值的施肥決策；

在步驟S1中，執(zhí)行S1.1，建立基于光照的灌溉決策并分為作物參數(shù)模型控制和機(jī)器學(xué)習(xí)參數(shù)控制模式；首先，建立作物參數(shù)模型，控制依據(jù)以下公式，自動(dòng)計(jì)算出單次灌溉時(shí)長；

I＝A*Wm*J 公式(1)；

I：單次灌水定額，單位，mL/m²；A：灌溉系數(shù)；Wm：光輻射累計(jì)值，單位，J/cm²；J：水量倍數(shù)；

然后，確定單次灌溉時(shí)長T，單位，min；

T＝60*I*10^-3/(De*q) 公式(2)；

I：單次灌水定額，單位，mL/m²；De：定植密度，單位，株/m²；q：滴頭流量，單位，L/h；

其次，生產(chǎn)者根據(jù)種植情況，將參數(shù)輸入水肥一體機(jī)，參數(shù)包括種植作物、茬口、生育時(shí)期、定植密度和/或滴頭流量；

再次，灌溉系數(shù)A由在先試驗(yàn)結(jié)果根據(jù)種植預(yù)制，水量倍數(shù)J功能，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值調(diào)整；

之后，執(zhí)行機(jī)器學(xué)習(xí)參數(shù)控制，當(dāng)日累計(jì)光輻射達(dá)到光輻射閾值，則判斷當(dāng)前天氣為晴天，采樣之前若干晴天光輻射的平均值計(jì)算為日均輻射，作為光輻射閾值；隨著，每個(gè)月對日均輻射值進(jìn)行校正；再后，生產(chǎn)者根據(jù)種植情況，輸入日灌溉次數(shù)和單次灌溉時(shí)長，單位為min，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出光輻射啟動(dòng)門檻；

S1.2，建立基于時(shí)序和土壤水分的精準(zhǔn)灌溉決策；

首先，建立基于時(shí)序控制的灌溉決策，即按照生產(chǎn)者設(shè)置的灌溉起止時(shí)間和間隔，自動(dòng)啟動(dòng)和/或停止灌溉；然后，建立基于土壤水分控制的灌溉決策，將土壤水分探頭插入作物根系設(shè)定范圍內(nèi)，根據(jù)設(shè)置的土壤水分上下限管理灌溉；

S2，建立精準(zhǔn)施肥決策；

S2.1，首先，根據(jù)作物養(yǎng)分需求，進(jìn)行肥料配置并溶解于設(shè)定不同比例的施肥桶內(nèi)；然后，基于比例調(diào)節(jié)的施肥控制需要輸入定義施肥桶A、B、C的不同注肥比例，從而控制三個(gè)施肥桶不同的肥料吸入量，采用注肥泵抽取肥料桶內(nèi)的營養(yǎng)液；

S2.2，基于EC值調(diào)節(jié)，首先，預(yù)制EC值和營養(yǎng)液濃度的相關(guān)模型，根據(jù)輸入的EC值，自動(dòng)調(diào)控注肥泵的轉(zhuǎn)速，根據(jù)輸入的PH值，自動(dòng)調(diào)控施肥桶C的吸肥量，還設(shè)置了施肥桶A：施肥桶B的不同吸肥比例輸入；

根據(jù)種植需求輸入施肥時(shí)間和沖洗時(shí)長，但是施肥時(shí)間必須小于等于灌溉時(shí)間。

2.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的光智能水肥一體機(jī)，其特征在于：包括施肥部件、監(jiān)測部件和/或控制部件。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的光智能水肥一體機(jī)，其特征在于：施肥部件包括水肥配比罐(1)，水肥配比罐(1)包括至少三個(gè)施肥桶體(13)；其中，三個(gè)施肥桶體(13)分為施肥桶A、施肥桶B及施肥桶C；

水肥配比罐(1)通過水肥管路(2)連接有作為控制部件的施肥主控機(jī)(3)；

在施肥桶體(13)與水肥管路(2)之間連接有帶有注肥泵和/或過濾器的施肥輸出倒錐管道(16)；

監(jiān)測部件包括測定光輻射的光照探頭(4)、溫濕度探頭(5)和/或檢測土壤水分的探頭、EC和PH探頭；

施肥主控機(jī)(3)為施肥主控機(jī)的主體，

控制部件包括處理器、載有預(yù)先試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫、電源和/或與處理器電連接且用于控制調(diào)控注肥泵的電機(jī)和/或電磁閥啟停的執(zhí)行電路；

處理器負(fù)責(zé)采集光照、土壤水分的監(jiān)測數(shù)據(jù)并下達(dá)灌溉施肥指令給執(zhí)行電路控制對應(yīng)電機(jī)啟停，根據(jù)生產(chǎn)者設(shè)置的灌溉施肥參數(shù)，調(diào)控注肥泵的電機(jī)和/或電磁閥啟停；

檢測土壤水分的探頭包括表層土壤水分探頭(8)、中層土壤水分探頭(7)和/或下層土壤水分探頭(9)，以監(jiān)測對應(yīng)土壤層的含水率及差值變化；

溫濕度探頭(5)，用于空氣溫度、空氣相對濕度采集。

EC探頭、PH探頭，用于檢測管路中營養(yǎng)液的EC和PH值。