【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及灌溉控制，特别是基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法及系统。
技术介绍
1、随着全球环境变化和沙漠化问题的加剧，如何利用有限的水资源有效防治沙漠化和推进生态恢复成为当前迫切需要解决的问题。光伏发电技术作为一种绿色能源，已经广泛应用于全球各地的能源生产与环境保护中。近年来，随着沙漠光伏电场的不断建设，其在沙漠生态恢复中的应用潜力得到了广泛关注。然而，光伏电场在极端气候条件下的水资源管理问题仍然存在较大挑战。由于沙漠地区水资源稀缺，传统的灌溉方式常常依赖外部水源，而这些水源的匮乏使得通过外调水源进行灌溉的可行性大大降低。因此，如何在无外调水源的条件下，利用降水进行高效收集与利用，成为沙漠光伏电场防治沙漠化、维持植被生长及提高经济效益的重要技术难题。
2、针对这一问题，现有的技术研究主要集中在光伏电场的节水灌溉系统、植物需水规律以及降水收集系统的优化。传统的光伏板降水收集系统通常存在降水收集效率低、资源利用不充分等问题，无法充分满足沙漠区域生态恢复与光伏电场运行的水资源需求。此外，现有的固沙植物灌溉模式多以传统的灌溉方式为主，缺乏对不同植物类型、不同生长阶段以及外部气候条件的综合考虑，往往导致灌溉量与实际需求之间存在较大的差距，造成水资源的浪费或不足。虽然已有研究通过物联网技术对土壤湿度和气象数据进行实时监测，试图实现灌溉的智能化和精准化，但这些研究往往未能将降水集水系统与植物需水规律进行有效结合，导致灌溉调节的精度和效率仍然不够理想，尤其是在沙漠等极端环境下，降水集水量与植物实际需水量之间的匹配问题依然亟
3、目前的技术尚未系统地解决光伏电场在无外调水源条件下，如何通过高效的降水收集和精准的灌溉控制相结合，优化光伏电场内外的植物用水需求。在降水高效收集方面，虽然已有部分光伏降水收集装置被开发用于提高收集效率，但现有技术通常忽视了影响降水集水效率的多个因素，如光伏板倾斜角度、清洁度、表面光滑度等，导致在不同气候条件下，集水效率并未得到充分优化。同时，关于不同类型固沙植物的需水规律、蒸腾耗水和生长特征等研究尚处于初步阶段，缺乏针对沙漠光伏电场内植物的专门灌溉方案。因此，现有技术在沙漠光伏电场防风固沙体系中尚未实现降水的高效利用与植物需水的精确匹配。
4、本专利技术通过光伏板降水高效收集系统的改进和固沙植物需水规律的研究，该模式通过量化不同降水条件下的集水效率，结合植物的蒸腾耗水特性和土壤湿度变化，动态优化固沙植物的灌溉模式，以实现光伏电场内外植被用水需求的精准满足。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术所要解决的问题是：如何解决现有方法在沙漠光伏电场中，由于未能充分利用有限的降水资源，导致植物灌溉不足或水资源浪费的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，包括，实时采集固沙植物信息和外部因素数据，根据采集的固沙植物信息，建立固沙植物的需水规律模型；利用采集的外部因素数据，分析光伏场区域的降水集水效率，并量化不同降水强度下的集水效率；根据固沙植物的需水规律模型、土壤湿度和降水集水效率数据并结合实时获取的降水集水数据、气象信息和植物需水数据，动态调整灌溉量、时间和频次；通过对植物生长、产量和水资源利用效率的评估，反馈调整灌溉控制策略。
4、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述实时采集固沙植物信息和外部因素数据包括通过安装植物茎干液流观测系统、土壤水分传感器和光伏场降水收集装置，实时采集固沙植物生长阶段信息、土壤湿度、气象数据、降水集水数据和历史灌溉数据。
5、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述建立固沙植物的需水规律模型包括分析植物需水关系，植物需水关系包括植物蒸腾速率与气象关系、植物需水与生长阶段的关系及根系深度与土壤湿度的关系；所述植物蒸腾速率与气象关系包括通过分析温度、湿度、太阳辐射气象因子，使用蒸腾速率模型penman-monteith方程计算植物的蒸腾速率；所述植物需水与生长阶段的关系包括根据植物的不同生长阶段，需水量有差异；所述根系深度与土壤湿度的关系包括通过土壤水分传感器数据得到土壤各层次的水分情况，并与根系的水分吸收能力建立关系；利用多元回归分析建立植物的需水量与气象因素、植物生长阶段及土壤湿度之间的数学关系，得到固沙植物实际需水量。
6、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述光伏场区域的降水集水效率包括分析影响降水集水效率的因素，影响降水集水效率的因素包括降水强度、光伏板倾斜角度、光伏板表面清洁度与光滑度及蒸发损失；根据不同的降水强度，结合光伏板的实际情况评估集水效率，若降水强度低，则集水效率高，若降水强度高，则集水效率低，若光伏板倾斜角度小，则集水效率低，若光伏板倾斜角度大，则集水效率高低，若光伏板倾斜角度适中，则集水效率高，若光伏板表明清洁度与光滑度高，则集水效率高，若光伏板表明清洁度与光滑度低，则集水效率低；所述量化不同降水强度下的集水效率包括在不同的降水强度条件下，记录降水量以及实际收集到的水量，收集到的数据用于分析不同降水强度下的集水效率。
7、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述动态调整灌溉量、时间和频次包括设置土壤湿度阈值，若土壤湿度小于等于土壤湿度阈值，则表明需要进行灌溉，若如果土壤湿度大于土壤湿度阈值，则停止灌溉；结合光伏场区域的降水集水效率数据，判断集水系统收集降水效率，若集水效率低，则增加灌溉量。
8、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述动态调整灌溉量、时间和频次还包括对于同等条件下，若土壤湿度低，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高，若土壤湿度高，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若植物需水量低，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若植物需水量高，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高，若降水集水效率低，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若降水集水效率高，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高。
9、作为本专利技术所述基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的一种优选方案，其中：所述反馈调整灌溉控制策略包括通过实时监测植物生长、产量和水资源利用效率wue，动态评估植物的水分需求和灌溉策略的有效性，若wue低或植物生长不佳，根据反馈增加灌溉量、调整灌溉时间和频次；若植物生长良好且wue高，则减少灌溉量、优化灌溉时机，提高水资源的利用效率；持续的监测与调整确保灌溉策略始终与植物需求和环境条件相匹配，最大化植物产量和水分利用效率。
10、本专利技术的另外一个目的是提供基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的系统，其能通过构建灌溉控制系统，解决了基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制问题。
11、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于典型本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述实时采集固沙植物信息和外部因素数据包括通过安装植物茎干液流观测系统、土壤水分传感器和光伏场降水收集装置，实时采集固沙植物生长阶段信息、土壤湿度、气象数据、降水集水数据和历史灌溉数据。
3.如权利要求2所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述建立固沙植物的需水规律模型包括分析植物需水关系，植物需水关系包括植物蒸腾速率与气象关系、植物需水与生长阶段的关系及根系深度与土壤湿度的关系；
4.如权利要求3所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述光伏场区域的降水集水效率包括分析影响降水集水效率的因素，影响降水集水效率的因素包括降水强度、光伏板倾斜角度、光伏板表面清洁度与光滑度及蒸发损失；
5.如权利要求4所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述动态调整灌溉量、时间和频次包括设置土壤湿度阈值，若土壤湿度小于等于土壤湿度阈值，则表明需要进行灌溉
6.如权利要求5所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述动态调整灌溉量、时间和频次还包括对于同等条件下，若土壤湿度低，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高，若土壤湿度高，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若植物需水量低，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若植物需水量高，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高，若降水集水效率低，则灌溉量低，灌溉时间短，灌溉频次低，若降水集水效率高，则灌溉量高，灌溉时间长，灌溉频次高。
7.如权利要求6所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述反馈调整灌溉控制策略包括通过实时监测植物生长、产量和水资源利用效率WUE，动态评估植物的水分需求和灌溉策略的有效性，若WUE低或植物生长不佳，根据反馈增加灌溉量、调整灌溉时间和频次；
8.一种采用如权利要求1～7任一所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的系统，其特征在于：包括，数据采集模块(100)、降水集水效率量化模块(200)、调整模块(300)及反馈模块(400)；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1～7中任一项所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1～7中任一项所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：包括，
2.如权利要求1所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述实时采集固沙植物信息和外部因素数据包括通过安装植物茎干液流观测系统、土壤水分传感器和光伏场降水收集装置，实时采集固沙植物生长阶段信息、土壤湿度、气象数据、降水集水数据和历史灌溉数据。
3.如权利要求2所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述建立固沙植物的需水规律模型包括分析植物需水关系，植物需水关系包括植物蒸腾速率与气象关系、植物需水与生长阶段的关系及根系深度与土壤湿度的关系；
4.如权利要求3所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述光伏场区域的降水集水效率包括分析影响降水集水效率的因素，影响降水集水效率的因素包括降水强度、光伏板倾斜角度、光伏板表面清洁度与光滑度及蒸发损失；
5.如权利要求4所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述动态调整灌溉量、时间和频次包括设置土壤湿度阈值，若土壤湿度小于等于土壤湿度阈值，则表明需要进行灌溉，若如果土壤湿度大于土壤湿度阈值，则停止灌溉；
6.如权利要求5所述的基于典型固沙植物需水规律的灌溉控制方法，其特征在于：所述动态调整灌溉量、时间和频次还包括对于同等条件下，若...
【专利技术属性】
技术研发人员：李彦芝，石称金，牛海声，刘艳，钱莉，
申请(专利权)人：华能酒泉风电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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