[发明专利]一种基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置

说明书

本发明公开了一种基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置，包括信息采集单元、信息处理单元、施肥决策单元、施肥控制单元和施肥机，所述信息采集单元用于采集水培作物的环境因子信息和作物生长发育信息；所述施肥决策单元用于获取水培架状态信息和施肥机状态信息，并将其输入至利用深度强化学习理论建立的施肥智能决策控制模型，输出最优调控动作；所述施肥控制单元用于控制施肥机根据该最优调动动作执行完调控，其中，所述水培架状态信息中的作物生长周期由水培作物生长周期判别模型给出。本发明可以对处于不同生长周期的水培作物进行水肥投放时机、水肥灌溉量和配比的精确控制，解决了按照作物需求进行水肥动态控制的难题。

技术领域

本发明涉及一种基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置。

背景技术

在水培种植过程中，按养分含量和作物种类的需肥规律和特点进行科学施肥对作物生长至关重要。

由于作物施肥是一个复杂过程，施肥效果和作物生长环境及生长状态之间关系密切，施肥不仅会影响到作物的生理过程，对环境也会有影响，如：灌溉时机、灌溉量、温度、湿度、光照、CO2浓度、叶面温湿度、物质残留、叶面积增大率等各种因素之间交互作用。

目前水培作物生产当中对其生长状况的监测主要集中在温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子，至于是否满足作物短期或长期的生理、生长需要却无从得知。

同时水肥一体化系统结构较为单一，水分和养分的补充方法多是通过人工经验进行水肥配比，并不能依据作物生长环境和作物状态信息控制水肥灌溉时机、灌溉量，施肥自动化程度低，水肥不能精确按需调控，造成水肥的循环利用率较低，损耗较大。

如何将这些表征作物生长环境及生长状态的诸多信息合理、有效、全面的引入到水肥投放中，并以此为依据进行水肥灌施的智能控制，对提高水培作物生产效益具有重要的理论意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置，以实现对水培作物水肥状态的快速精确探测和水肥投放决策，解决水肥投放不足和浪费严重问题，提高水分和肥料的利用效率。

为此，本发明提供了一种基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置，包括信息采集单元、信息处理单元、施肥决策单元、施肥控制单元和施肥机，所述信息采集单元用于采集水培作物的环境因子信息和作物生长发育信息；所述信息处理单元用于对所述信息采集单元获取的数据进行预处理；所述施肥决策单元用于获取需要进行水肥投放的水培架状态信息和可以正常执行水肥投放操作的施肥机状态信息，并将其输入至利用深度强化学习理论建立的施肥智能决策控制模型，输出最优调控动作；所述施肥控制单元用于在收到最优调动动作后控制施肥机执行完该调控动作，其中，所述水培架状态信息包括作物生长周期，其中所述作物生长周期由水培作物生长周期判别模型依据不同时间尺度下的作物生长发育信息给出。

本发明将深度强化学习理论与灌溉施肥量控制决策控制技术相融合，由水培作物生长周期判别模型依据环境因子信息和作物生长发育信息给出各水培架栽培作物所处生长周期，通过专家系统给出作物所处生长周期的实时、短期和长期需肥需求和环境条件，结合水培架状态信息和施肥机状态信息，提出施肥智能决策控制模型，可以对处于不同生长周期的水培作物进行水肥投放时机、水肥灌溉量和配比的精确控制，解决了按照作物需求进行水肥动态控制的难题，克服了目前只依据环境因子信息进行施肥控制的局限性，由于实现了按需施肥，故而大幅降低了肥料的用量，降低了人力成本，提高了经济效益。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的基于多尺度生境信息的水培作物施肥装置的结构框图；