【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灌溉控制，尤其涉及基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法。
技术介绍
1、灌溉控制技术涉及农业水资源的管理和利用，专注于有效控制水分供给以满足植物生长的需求，同时减少水资源浪费，通过利用各种传感器技术和控制系统来监测土壤湿度、天气条件以及植物的水分状态，确保农作物得到均衡的水分供应，通过自动或半自动的灌溉，可以根据实时数据调整水量的分配，以提高灌溉的精确性和效率。
2、其中，小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法涉及在小麦的生长周期中，通过集成水分和肥料管理的灌溉系统来调整小麦的生长环境，其主要用途是提升小麦的产量和品质，同时降低水资源和肥料的使用，通过精准控制灌溉和施肥的时机与用量，可以确保小麦在各个生长阶段获得恰当的营养和水分，进而提高作物的抗逆性和减少环境负担。
3、现有技术主要依靠基础的传感器和控制系统，缺乏对复杂数据进行深入分析和预测的能力，使得灌溉系统无法有效适应变化的环境条件或准确满足作物的具体需求，导致水肥利用率不高和作物生长潜力未能充分发挥，在资源管理上，传统技术采用相对静态的灌溉策略，难以即时调整以应对突发的气候变化，导致灌溉过量或不足，影响作物健康并加剧水资源的无效利用，例如，不准确的水肥配比和时机选择导致肥料流失和土壤盐渍化，不仅增加了农业投入成本，也对生态环境造成负面影响。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法。
2、为了实现上述目的
3、s1：收集土壤湿度和小麦的生长状态数据，运用随机森林算法，筛选影响小麦生长的关键土壤和生物参数，并根据关键参数预测小麦在差异生长阶段对水和营养的需求，得到需求预测指标；
4、s2：基于所述需求预测指标，依据小麦当前的生长阶段和实时土壤数据，动态调整灌溉系统的阀门开启度和施肥泵运行效率，匹配水和营养供应与小麦需求，并通过反馈控制循环细化调节准确度，得到参数调控配置；
5、s3：基于所述参数调控配置，执行灌溉和施肥，实时监控土壤湿度和小麦生长反应，根据实时反馈数据调整灌溉和施肥参数，优化水肥分配，生成实时调节反馈信息；
6、s4：基于所述实时调节反馈信息，通过pid控制器，持续调整水和肥料供给，监控小麦生长对水肥和土壤条件的变化，确定水肥的最优供给时机，生成最优供给计划。
7、本专利技术改进有，所述关键土壤和生物参数的筛选步骤具体为：
8、s111：收集土壤湿度和小麦的生长状态数据，整理为覆盖整个生长周期的时间序列数据集；
9、s112：基于所述时间序列数据集，筛选完整数据点，利用移动平均和中值滤波方法剔除噪音和异常值，得到经过处理的数据集；
10、s113：基于所述经过处理的数据集，运用随机森林算法，进行特征关键性评估，采用公式：
11、；
12、筛选影响小麦生长的关键土壤和生物参数，得到关键参数列表，其中，表示特征的信息增益，是节点中某一类样本的比例，是的补数，是包括特征的树节点的数量。
13、本专利技术改进有，所述需求预测指标的获取步骤具体为：
14、s121：根据所述关键参数，与小麦生长周期数据、环境因素进行关联分析，确定多因素对水分和营养需求的影响，得到预测基础数据集；
15、s122：对所述预测基础数据集进行预测评估，通过计算每个因素对预测结果的贡献度，采用公式：
16、；
17、计算预测误差的平均比例，得到调整后的预测参数，其中，表示样本量，是当前观测值，是预测值；
18、s123：基于所述调整后的预测参数，结合实时监测数据，包括当前土壤湿度和天气状况，重新分析当前小麦生长阶段的需求，得到需求预测指标。
19、本专利技术改进有，所述阀门开启度和施肥泵运行效率的调整步骤具体为：
20、s211：基于所述需求预测指标，根据传感器实时监测的土壤湿度、温度和营养含量数据，评估作物的即时水分和营养需求，得到供给需求数据；
21、s212：基于所述供给需求数据，采用公式：
22、；
23、计算灌溉和施肥参数，其中，表示调整后的流量，代表作物覆盖面积，是作物需求浓度，是当前土壤浓度，是效率系数；
24、s213：根据所述灌溉和施肥参数，动态调整灌溉系统的阀门开启度和施肥泵的运行效率，得到调整后的操作参数。
25、本专利技术改进有，所述参数调控配置的获取步骤具体为：
26、s221：根据所述反馈控制循环，采用公式：
27、；
28、确定需要调整的幅度，减少目标与当前之间的差异，其中，是调整量，是比例增益，是目标参数值，是从传感器收集到的当前参数值；
29、s222：基于所述需要调整的幅度，持续监控作物生长状态和环境数据，依据反馈控制循环实时优化阀门开启度和施肥泵速度，得到参数调控配置。
30、本专利技术改进有，所述土壤湿度和小麦生长反应的监控步骤具体为：
31、s311：基于所述参数调控配置，实时记录每个测量点的土壤湿度值和小麦生长率，得到实时生长数据；
32、s312：基于所述实时生长数据，采用公式：
33、；
34、评估土壤和小麦生长数据，得到实时监控信息，其中，表示健康指数，代表当前的土壤湿度值，代表小麦的生长速度，和是权重参数。
35、本专利技术改进有，所述实时调节反馈信息的获取步骤具体为：
36、s321：自动分析所述实时反馈数据，进行初步处理，采用公式：
37、；
38、估算灌溉和施肥需求，得到总体调节需求，其中，和分别是土壤湿度和小麦生长速度的权重系数，代表目标土壤湿度，代表当前实测的土壤湿度，代表目标小麦生长速度，代表当前实测的小麦生长速度；
39、s322：根据所述总体调节需求，自动调整灌溉和施肥控制器的参数设置，生成实时调节反馈信息。
40、本专利技术改进有，所述最优供给时机的获取步骤具体为：
41、s411：基于所述实时调节反馈信息，通过pid控制器，收集灌溉和施肥的实时数据，包括水量、肥料流速和对应的时间戳，并计算当前的水肥使用效率，生成实时水肥使用信息；
42、s412：基于所述实时水肥使用信息，采用公式：
43、；
44、计算作物生长对水肥供应的敏感度指数，确定水肥供应的调整需求，其中，表示在目标时间段内的施肥量，表示在时间段内的作物生长指数；
45、s413：根据所述敏感度指数，自动调整pid控制器的设置，优化灌溉和施肥的供给流程，得到最优供给计划。
46、与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
47、本专利技术中，通过采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述关键土壤和生物参数的筛选步骤具体为：
3.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述需求预测指标的获取步骤具体为：
4.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述阀门开启度和施肥泵运行效率的调整步骤具体为：
5.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述参数调控配置的获取步骤具体为：
6.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述土壤湿度和小麦生长反应的监控步骤具体为：
7.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述实时调节反馈信息的获取步骤具体为：
8.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述最优供给时机的获取步骤具体为：>...
【技术特征摘要】
1.基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述关键土壤和生物参数的筛选步骤具体为：
3.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述需求预测指标的获取步骤具体为：
4.根据权利要求1所述的基于小麦生长周期的水肥一体化灌溉控制方法，其特征在于，所述阀门开启度和施肥泵运行效率的调整步骤具体为：
5.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：马荣辉，董艳红，高霞，高波，王健，张姗姗，付博，
申请(专利权)人：山东省农业技术推广中心山东省农业农村发展研究中心，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。