本發(fā)明涉及人工智能，特別涉及一種園林灌溉智能分析系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、園林灌溉智能分析是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，對園林灌溉過程進(jìn)行智能化管理和優(yōu)化的技術(shù)，通過部署在園林中的各種傳感器，實(shí)時(shí)采集土壤濕度、溫度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、降水量等環(huán)境數(shù)據(jù)，以及植物生長狀況信息，為后續(xù)的灌溉決策提供依據(jù)，安裝水表或其他流量傳感器，對灌溉用水量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，以便分析水資源的使用效率，將采集到的大量數(shù)據(jù)上傳至云端或本地服務(wù)器，利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)和算法進(jìn)行處理和分析。

2、目前，園林灌溉工程在灌溉時(shí)需要大量人力，無法全程智能化追蹤園林的灌溉位置是否正常，特別是在電源啟停時(shí)的沖擊下會導(dǎo)致灌溉噴灑位置出現(xiàn)偏離，影響園林正常灌溉，同時(shí)園林灌溉在無人狀態(tài)下，無法根據(jù)土壤水分補(bǔ)足量實(shí)時(shí)判斷灌溉狀態(tài)是否異常，導(dǎo)致無法根據(jù)灌溉狀態(tài)及時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)刻的灌溉模式是否可執(zhí)行，且由于天氣是變化的，特別是容易出現(xiàn)陣雨灌溉園林的意外情況，當(dāng)出現(xiàn)自然雨水灌溉時(shí)，無法及時(shí)判斷園林灌溉是否滿足灌溉需求，以及園林灌溉滿足需求的剩余灌溉量，不便于根據(jù)天氣變化自動(dòng)調(diào)控灌溉參數(shù)，導(dǎo)致園林灌溉容易出現(xiàn)水資源浪費(fèi)，節(jié)能效果弱，同時(shí)無法保證園林灌溉精準(zhǔn)度。

3、因此，現(xiàn)提出一種園林灌溉智能分析系統(tǒng)及方法解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種園林灌溉智能分析系統(tǒng)及方法，以解決上述背景中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種園林灌溉智能分析系統(tǒng)及方法，包括灌溉區(qū)域監(jiān)測端、灌溉模式分析端和灌溉分析糾正端；

3、所述灌溉區(qū)域監(jiān)測端用于通過數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)采集灌溉區(qū)域范圍內(nèi)園林的灌溉狀態(tài)，結(jié)合區(qū)域面積以及灌溉流速實(shí)時(shí)判斷灌溉是否達(dá)標(biāo)，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)測園林灌溉的噴淋位置，實(shí)時(shí)判斷灌溉位置是否偏離；

4、所述灌溉模式分析端用于通過對灌溉區(qū)域設(shè)定不同時(shí)間段的不同灌溉模式，結(jié)合灌溉位置和土壤水分補(bǔ)足量實(shí)時(shí)分析對應(yīng)時(shí)間段的灌溉狀態(tài)，及時(shí)判斷灌溉模式是否可繼續(xù)執(zhí)行；

5、所述灌溉分析糾正端用于結(jié)合天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息，實(shí)時(shí)分析園林灌溉是否滿足需求，并及時(shí)計(jì)算天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息下的園林灌溉量，根據(jù)預(yù)警信息及時(shí)判斷園林灌溉是否滿足灌溉需求，并自動(dòng)調(diào)整園林灌溉參數(shù)。

6、所述灌溉區(qū)域監(jiān)測端包括區(qū)域范圍設(shè)定模塊、灌溉位置異常監(jiān)測模塊和灌溉狀態(tài)判斷模塊；

7、所述區(qū)域范圍設(shè)定模塊用于設(shè)定園林灌溉區(qū)域范圍，園林灌溉區(qū)域范圍根據(jù)區(qū)域面積制定灌溉流速，并將灌溉流速設(shè)定三個(gè)等級，第一等級為慢速，第二等級為標(biāo)準(zhǔn)流速，第三等級為快速，慢速灌溉噴淋面積小于標(biāo)準(zhǔn)流速灌溉噴淋面積，標(biāo)準(zhǔn)流速灌溉噴淋面積小于快速灌溉噴淋面積。

8、所述灌溉位置異常監(jiān)測模塊用于通過數(shù)據(jù)采集儀實(shí)時(shí)采集灌溉區(qū)域范圍內(nèi)園林的灌溉狀態(tài)，灌溉狀態(tài)包括灌溉面積、灌溉流速、灌溉階段和灌溉時(shí)長。

9、所述灌溉狀態(tài)判斷模塊用于通過區(qū)域面積以及灌溉流速實(shí)時(shí)判斷灌溉是否達(dá)標(biāo)，實(shí)時(shí)計(jì)算園林灌溉流速，計(jì)算公式如下：

10、

11、其中，γ表示當(dāng)前時(shí)刻的園林灌溉流速，v表示當(dāng)前時(shí)刻的園林灌溉水量，a表示當(dāng)前時(shí)刻的園林灌溉面積，t表示當(dāng)前時(shí)刻的園林灌溉時(shí)間；

12、計(jì)算區(qū)域面積內(nèi)的灌溉量，計(jì)算公式如下：

13、灌溉量＝et0×kc-降雨量×降雨利用系數(shù)；

14、其中，et0表示參考作物蒸散量，可通過氣象數(shù)據(jù)獲得，kc表示作物系數(shù)，取決于植物種類和生長階段，降雨利用系數(shù)通常為0.7至0.9，具體取決于土壤和植被條件，灌溉量表示區(qū)域范圍內(nèi)當(dāng)前時(shí)刻的園林灌溉量；

15、設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)園林灌溉量和標(biāo)準(zhǔn)園林灌溉流速，將計(jì)算得出的園林灌溉量和園林灌溉流速分別與標(biāo)準(zhǔn)園林灌溉量和標(biāo)準(zhǔn)園林灌溉流速進(jìn)行差值計(jì)算，若差值均小于1且大于0，則表示灌溉達(dá)標(biāo)，若否，則表示灌溉不達(dá)標(biāo)；

16、通過設(shè)定多組攝像頭實(shí)時(shí)捕捉園林灌溉噴頭，實(shí)時(shí)計(jì)算多個(gè)噴頭的噴射角度糾正值，判斷園林灌溉的噴淋位置是否異常，判斷方法如下：

17、計(jì)算噴淋位置的風(fēng)力糾正值δθw，公式如下：

18、δθw＝kw×v；

19、其中：δθw表示風(fēng)力糾正值，kw表示風(fēng)力系數(shù)，風(fēng)力系數(shù)通常為0.5～2，具體值需根據(jù)噴頭類型和環(huán)境確定，v表示風(fēng)速；

20、計(jì)算噴淋位置的坡度糾正值δθs，公式如下：

21、δθs＝ks×s；

22、其中，ks表示坡度系數(shù)，坡度高度通常為0.1～0.5，具體根據(jù)噴頭類型和坡度確定,s表示坡度；

23、計(jì)算噴淋位置的高度糾正值δθh，公式如下：

24、δθh＝kh×h；

25、其中，kh表示安裝高度系數(shù)，安裝高度系數(shù)通常為0.05～0.2，具體值需根據(jù)噴頭類型確定,h表示噴頭安裝高度；

26、計(jì)算對應(yīng)噴頭的噴射角度糾正值，公式如下：

27、δθ＝δθw+δθs+δθh；

28、若δθ等于0，則判斷園林灌溉的噴淋位置正常，若δθ不等于0，則判斷園林灌溉的噴淋位置異常。

29、所述灌溉模式分析端包括時(shí)段模式同步模塊、灌溉時(shí)段判斷模塊和灌溉模式調(diào)整模塊；

30、所述時(shí)段模式同步模塊用于通過對灌溉區(qū)域設(shè)定不同時(shí)間段的不同灌溉模式，灌溉模式包括設(shè)定灌溉流速、灌溉面積、噴淋角度和灌溉時(shí)長，并通過數(shù)據(jù)接收器實(shí)時(shí)接收灌溉位置的異常判斷結(jié)果。

31、所述灌溉時(shí)段判斷模塊用于實(shí)時(shí)計(jì)算不同時(shí)間段的不同灌溉模式下對應(yīng)區(qū)域范圍內(nèi)，不同灌溉位置和土壤水分補(bǔ)足量的灌溉參數(shù)異常值z，計(jì)算公式如下：

32、

33、其中，x表示對應(yīng)灌溉位置的土壤水分補(bǔ)足實(shí)際數(shù)據(jù)，μ表示均值，σ表示對應(yīng)灌溉位置的土壤水分補(bǔ)足標(biāo)準(zhǔn)差，若z的絕對值大于1且小于等于2，則表示灌溉參數(shù)正常，若z的絕對值大于2，則表示灌溉參數(shù)異常，上報(bào)系統(tǒng)發(fā)出灌溉預(yù)警信號提醒。

34、所述灌溉模式調(diào)整模塊用于當(dāng)灌溉參數(shù)異常時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算土壤水分補(bǔ)足量i，計(jì)算公式如下：

35、i＝(θfc-θ當(dāng)前)×d×a+et-pe；

36、其中，θfc表示田間持水量，θ當(dāng)前表示當(dāng)前土壤含水量，d表示根系層深度，a表示灌溉面積，et表示園林植物需水量，pe表示對應(yīng)時(shí)間的有效降雨量；

37、根據(jù)計(jì)算得出的土壤水分補(bǔ)足量實(shí)時(shí)調(diào)控灌溉參數(shù)。

38、所述灌溉分析糾正端包括天氣變化監(jiān)測模塊、環(huán)境預(yù)警灌溉異常模塊和園林灌溉調(diào)整模塊；

39、所述天氣變化監(jiān)測模塊用于通過天氣預(yù)報(bào)和環(huán)境檢測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測灌溉區(qū)域范圍內(nèi)的天氣變化，并通過數(shù)據(jù)記錄儀實(shí)時(shí)記錄。

40、所述環(huán)境預(yù)警灌溉異常模塊用于結(jié)合天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息，實(shí)時(shí)計(jì)算區(qū)域范圍內(nèi)的園林灌溉需求量eta，計(jì)算公式如下：

41、eta＝et×(1+ktδt+kwδw-khδh)；

42、其中，et表示園林植物需水量，kt表示溫度調(diào)整系數(shù)，δt表示溫度變化量，kw表示風(fēng)速調(diào)整系數(shù)，δw表示風(fēng)速變化量，kh表示濕度調(diào)整系數(shù)，δh表示濕度變化量；

43、若對應(yīng)區(qū)域面積內(nèi)的灌溉量大于0，則表示需要灌溉，若對應(yīng)區(qū)域面積內(nèi)的灌溉量小于等于0，則表示無需灌溉，計(jì)算天氣變化下的自然灌溉量pe，計(jì)算公式如下：

44、pe＝降雨量×降雨利用系數(shù)-蒸發(fā)損失；

45、其中，降雨量通過氣象數(shù)據(jù)或降雨傳感器獲得，降雨利用系數(shù)表示降雨中能被土壤和植物有效利用的比例，通常為0.7～0.9，具體取決于土壤類型、坡度和植被覆蓋，蒸發(fā)損失由于天氣變化導(dǎo)致的蒸發(fā)量，將園林灌溉需求量與自然灌溉量進(jìn)行差值，得到園林灌溉實(shí)際值；

46、所述園林灌溉調(diào)整模塊用于根據(jù)園林灌溉實(shí)際值自動(dòng)調(diào)控灌溉參數(shù)，并通過數(shù)據(jù)追蹤儀實(shí)時(shí)追蹤灌溉異常。

47、一種園林灌溉智能分析方法，包括以下步驟：

48、步驟一：首先配置遠(yuǎn)端控制的園林灌溉智能分析服務(wù)系統(tǒng)，進(jìn)入灌溉區(qū)域監(jiān)測端，設(shè)定園林灌溉區(qū)域范圍，實(shí)時(shí)采集灌溉區(qū)域范圍內(nèi)的灌溉狀態(tài)，通過區(qū)域面積以及灌溉流速實(shí)時(shí)判斷灌溉是否達(dá)標(biāo)，并通過實(shí)時(shí)監(jiān)測灌溉噴淋位置，實(shí)時(shí)判斷灌溉位置是否異常，全過程監(jiān)測灌溉位置是否異常；

49、步驟二：進(jìn)入灌溉模式分析端，通過設(shè)定不同時(shí)間段的不同灌溉模式，通過實(shí)時(shí)接收灌溉位置的異常判斷結(jié)果，實(shí)時(shí)分析對應(yīng)時(shí)間段的灌溉狀態(tài)，及時(shí)判斷灌溉模式是否可繼續(xù)執(zhí)行；

50、步驟三：進(jìn)入灌溉分析糾正端，結(jié)合天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息，實(shí)時(shí)分析園林灌溉是否滿足需求，及時(shí)計(jì)算天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息下的園林灌溉量，根據(jù)預(yù)警信息實(shí)時(shí)調(diào)整園林灌溉參數(shù)，保證園林灌溉精準(zhǔn)度。

51、本發(fā)明具有如下有益效果：

52、1.本發(fā)明中，通過設(shè)置灌溉區(qū)域監(jiān)測端，在進(jìn)行園林灌溉智能分析系統(tǒng)操作時(shí)，通過區(qū)域面積以及灌溉流速實(shí)時(shí)判斷灌溉是否達(dá)標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全過程監(jiān)測園林灌溉，并實(shí)時(shí)判斷灌溉位置是否偏離，使得系統(tǒng)能夠全過程實(shí)時(shí)監(jiān)測灌溉位置是否異常，特別是在電源啟停時(shí)的沖擊下若導(dǎo)致灌溉噴灑位置出現(xiàn)偏離，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，避免影響園林的正常灌溉，進(jìn)一步增加園林灌溉位置的精準(zhǔn)度。

53、2.本發(fā)明中，通過設(shè)置灌溉模式分析端，在進(jìn)行園林灌溉智能分析系統(tǒng)操作時(shí)，通過結(jié)合灌溉位置和土壤水分補(bǔ)足量實(shí)時(shí)分析對應(yīng)時(shí)間段的灌溉狀態(tài)，及時(shí)判斷灌溉模式是否可繼續(xù)執(zhí)行，使得園林灌溉在無人狀態(tài)下，能夠根據(jù)灌溉狀態(tài)及時(shí)判斷當(dāng)前時(shí)刻的灌溉模式是否可執(zhí)行，及時(shí)反饋園林灌溉的實(shí)時(shí)狀態(tài)和執(zhí)行異常情況。

54、3.本發(fā)明中，通過設(shè)置灌溉分析糾正端，在進(jìn)行園林灌溉智能分析系統(tǒng)操作時(shí)，通過及時(shí)計(jì)算天氣變化和雨水灌溉預(yù)警信息下的園林灌溉量，根據(jù)預(yù)警信息實(shí)時(shí)調(diào)整園林灌溉參數(shù)，及時(shí)判斷園林灌溉是否滿足灌溉需求，以及園林灌溉滿足需求的剩余灌溉量，便于根據(jù)天氣變化自動(dòng)調(diào)控灌溉參數(shù)，進(jìn)一步能夠避免園林灌溉造成水資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)自然雨水和人工園林灌溉的協(xié)同灌溉，節(jié)能效果佳，保證園林灌溉的精準(zhǔn)度。