[发明专利]水肥一体化灌溉系统控制方法及水肥一体化灌溉系统

权利要求书

1.一种水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，获取作物的图像信息、作物生长区的土壤信息及作物生长区的气象环境信息，基于ResNet-101的深度网络模型分析作物的水分供给状况、肥料供给状况及所处的生育期；

步骤S2，基于水分供给状况、肥料供给状况及所处的生育期控制水肥一体化灌溉装置的运行。

2.根据权利要求1所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，步骤S1包括：

步骤S11，获取生长区作物的图像，将采集到的图像放置于对应类别的训练模型文件中；

步骤S12，对图像进行预处理和数据增广；

步骤S13，利用训练好的ResNet-101深度卷积神经网络模型对作物的图像进行分类识别，确定作物的水分供给状况、肥料供给状况及所处的生育期。

3.根据权利要求1或2所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，步骤S2包括：

基于水分供给状况、气象环境信息、土壤信息和所处的生育期修正作物蒸散量，确定当前作物所需要的实际灌溉量；基于所述土壤信息、所处的生育期、肥料供给状况及作物种植信息确定作物的实际施肥量；基于地理位置信息调整灌溉施肥时间。

4.根据权利要求3所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，基于作物所处的生育期查询当前作物不同生育期内的生理特性模型获取该作物当前生育期的肥料需求量，结合作物的肥料供给状况获得理论施肥量，基于土壤养分情况及作物种植信息修正理论施肥量以获取作物的实际施肥量。

5.根据权利要求4所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，所述理论施肥量F_N采用公式F_N＝N_i*(1+N_K)确定，式中，N_i表示当前作物处于生育期i时的某一肥料需求量；N_K表示作物的肥料供给状况，当缺肥时记为1，肥料供给正常时记为0，施肥过量时记为-1。

6.根据权利要求4所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，当前作物土壤养分情况及作物养分吸收特性记为S_N，基于计算出的理论施肥量F_N与当前作物土壤养分情况和作物养分吸收特性征S_N确定作物的实际施肥量F_NN，所述实际施肥量F_NN利用公式F_NN＝F_N*S_N确定。

7.根据权利要求3所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，基于气象环境信息确定作物的理论蒸散量；基于理论蒸散量、当前作物所处的生育期、当前作物类型和土壤信息确定作物的实际蒸散量；当作物的实际蒸散量累计值超过设定值时，基于当前作物的水分供给状况及灌溉水利用系数确定作物所需要的实际灌溉量。

8.根据权利要求7所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，基于气象环境信息利用修正的P-M公式确定作物的理论蒸散量。

9.根据权利要求7所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，利用公式ET＝K_SK_cET₀确定作物的实际蒸散量；式中，ET为作物的实际蒸散量，K_S为土壤水分修正系数；K_C为作物系数，ET₀为作物的理论蒸散量。

10.根据权利要求7所述的水肥一体化灌溉系统控制方法，其特征在于，利用公式确定作物所需要的实际灌溉量，式中，ET_i为作物第i天的实际蒸散量(mm)，δ为灌溉水利用系数，W(P)为水分供给系数。