[發明專利]基于機器學習的光智能水肥一體機及工藝

在審

• 申請號: 202110044076.4
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112731994A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）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;朱岳;徐亮;李凡;李英褚;王芳;張淑玲
• 申請（專利權）人: 北京市農業技術推廣站;河北水潤佳禾現代農業科技股份有限公司
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02;A01C23/00;A01C23/04;A01C21/00
• 代理公司: 河北磅礴律師事務所 13139
• 代理人: 胡欣

本發明涉及基于機器學習的光智能水肥一體機及工藝，其包括S1，建立基于光照、時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，執行S1.1，建立基于光照的灌溉決策并分為作物參數模型控制和機器學習參數控制模式；首先，建立作物參數模型；然后，確定單次灌溉時長T，單位，min；其次，生產者根據種植情況，將參數輸入水肥一體機，參數包括種植作物、茬口、生育時期、定植密度和/或滴頭流量；再次，灌溉系數A由在先試驗結果根據種植預制，水量倍數J功能，根據經驗值調整；本發明設計合理、結構緊湊且使用方便。

技術領域

本發明涉及基于機器學習的光智能水肥一體機及工藝。

背景技術

北京市水資源匱乏，屬于嚴重缺水的特大型城市，人均水資源量不足全國平均水平的10％，2019年北京市市用水總量41.7億立方米，其中農業用水為3.69億立方米，占全市用水總量的比例為9％，農業用水中設施農業用水占比31.9％，為種植業中第一用水大戶。北京市提出了農業灌溉水利用系數提高到0.75、農田有效灌溉面積達到95％以上、水資源利用率提高15％以上等目標，其中，設施蔬菜年用水量不超過500方/畝，在農業節肥方面提出了農用化肥利用率提高到40％，實現以上目標，灌溉施肥精準調控是必不可少的技術環節。

作物灌溉施肥受到溫度、濕度、光照等較多因素影響，其中，光照是影響作物蒸騰蒸發的關鍵因素之一，發明人經過研究發現光照與作物耗水呈線性關系，可以利用光照指導灌溉，實現精準水肥調控。水肥一體機研發硬件設備組裝大同小異，但是缺乏精準灌溉施肥主控機決策，不利于精準灌溉施肥技術的推廣應用。目前農業從業人員老齡化嚴重，亟需簡單易操作，技術門檻低的農業產品，目前市場上水肥一體機產品操作較為復雜，不能短時間內掌握使用流程，導致設備安裝后棄用的現象，造成資源浪費，基于以上的背景條件，本發明集成研發了一種基于機器學習的“光智能”水肥一體機，操作簡單，容易掌握，預制“光智能”精準灌溉等決策，實現機器學習功能，提高了設備的智能和精準性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題總的來說是提供一種基于機器學習的光智能水肥一體機及工藝。

為解決上述問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于機器學習的光智能水肥工藝，包括以下工藝；

S1，建立基于光照、時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，執行S1.1，建立基于光照的灌溉決策并分為作物參數模型控制和機器學習參數控制模式；首先，建立作物參數模型，控制依據以下公式，自動計算出單次灌溉時長；

I＝A*Wm*J 公式(1)；

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

然后，確定單次灌溉時長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，生產者根據種植情況，將參數輸入水肥一體機，參數包括種植作物、茬口、生育時期、定植密度和/或滴頭流量；

再次，灌溉系數A由在先試驗結果根據種植預制，水量倍數J功能，根據經驗值調整；