本發(fā)明涉及園林綠化，尤其涉及一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，園林綠化植物的灌溉管理逐漸向更加自動化、智能化的方向發(fā)展。然而，現(xiàn)有的園林綠化植物澆灌方案依然存在較為顯著的不足，主要表現(xiàn)為對植物生長狀況和環(huán)境變化響應(yīng)不及時(shí)、灌溉效率不高等問題。一般情況下，傳統(tǒng)的澆灌方案多依賴于當(dāng)?shù)貧夂?、植物種類以及固定的預(yù)設(shè)澆灌量進(jìn)行設(shè)計(jì)。這些方案通常是根據(jù)長期經(jīng)驗(yàn)或者簡單的數(shù)據(jù)模型生成的，缺乏針對性的動態(tài)調(diào)整，無法靈活應(yīng)對園林中植物的實(shí)際水分需求變化。

2、通常情況下灌溉系統(tǒng)大多以定時(shí)定量為基礎(chǔ)，灌溉量和時(shí)間通常由園林綠化管理人員手動設(shè)置，依據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則進(jìn)行灌溉。然而，植物的生長狀態(tài)、氣候變化、土壤濕度等因素都在不斷變化，僅依賴一個(gè)固定的預(yù)設(shè)方案無法滿足植物在不同生長階段和不同環(huán)境條件下的水分需求。特別是在園林綠化管理中，地形的復(fù)雜性、氣候條件的多變性和植物類型的多樣性使得傳統(tǒng)方案無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的水分分配，往往導(dǎo)致水資源浪費(fèi)或植物水分不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了彌補(bǔ)以上不足，本發(fā)明提供了一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，旨在改善現(xiàn)有園林綠化灌溉系統(tǒng)中無法實(shí)時(shí)響應(yīng)植物水分需求變化、缺乏智能動態(tài)調(diào)整能力、以及水資源浪費(fèi)的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案，一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法，包括以下步驟：

3、s1、根據(jù)園林綠化區(qū)域的數(shù)字高程模型，將園林區(qū)域劃分為多個(gè)虛擬方格，每個(gè)方格代表一個(gè)灌溉單元；

4、s2、基于地形數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，建立水流動力學(xué)模型，通過模擬水流在每個(gè)虛擬方格中的流動路徑，修正水流速度以適應(yīng)不同坡度的地形；

5、s3、根據(jù)土壤類型和濕度，模擬水分在土壤中的滲透過程，計(jì)算水分在每個(gè)方格內(nèi)的分布情況；

6、s4、根據(jù)步驟s3中的水分分布情況，動態(tài)調(diào)整每個(gè)方格的灌溉量、時(shí)間和頻率。

7、較佳的，所述步驟s2中的水流動力學(xué)模型采用navier-stokes方程,其表達(dá)式為：

8、

9、其中：v：水流速度向量，單位為m/s；t：時(shí)間，單位為秒；ρ：水的密度，單位為kg/m3；p：水的壓力，單位為pa；ν：水的動力粘度，單位為m2/s；梯度算子，表示水流的空間變化；f：外力項(xiàng)，單位為n/m3,所述外力項(xiàng)包括重力、坡度。

10、較佳的，所述步驟s3中的土壤水分分布計(jì)算通過richards方程進(jìn)行模擬，具體表達(dá)式為：

11、

12、其中：θ：土壤水分，單位為m3/m3；t：時(shí)間，單位為秒；k(θ)：土壤的滲透性，單位為m/s；h：土壤水的勢能，單位為m；梯度算子，表示水流的空間變化。

13、較佳的，所述步驟s4中的灌溉量調(diào)整通過以下公式進(jìn)行調(diào)節(jié)：

14、

15、其中：q：每個(gè)灌溉單元的灌溉量，單位為m^3；ci：第i個(gè)虛擬方格的水分需求系數(shù)；wi：第i個(gè)方格的土壤濕度，單位為m3/m3；n：灌溉單元的總數(shù)。

16、較佳的，所述步驟s1中的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來源包括遙感數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)掃描。

17、較佳的，所述步驟s4中水分分布數(shù)據(jù)獲取來源包括土壤濕度傳感器和氣象數(shù)據(jù)。

18、較佳的，所述步驟s1中方格的大小和形狀依據(jù)坡度、土壤類型和植物需求進(jìn)行調(diào)整。

19、第二方面，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案，園林綠化植物澆灌智慧管理系統(tǒng)，包括：

20、數(shù)據(jù)采集模塊，用于實(shí)時(shí)收集園林綠化區(qū)域的地形數(shù)據(jù)、土壤濕度數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)及植物水分需求數(shù)據(jù)；

21、水流模擬模塊，用于基于地形數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，模擬水流在各個(gè)虛擬方格中的流動路徑，并修正水流的速度；

22、水分分布計(jì)算模塊，用于基于土壤類型、濕度和水分需求計(jì)算每個(gè)方格的水分分布，并動態(tài)輸出每個(gè)方格的灌溉需求信息；

23、灌溉控制模塊，用于根據(jù)水分分布計(jì)算結(jié)果自動調(diào)整灌溉量、灌溉時(shí)間和頻率，并通過智能灌溉設(shè)備執(zhí)行灌溉計(jì)劃。

24、第三方面，該發(fā)明提供以下技術(shù)方案，一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法。

25、第四方面，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案，一種可讀存儲介質(zhì)，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法。

26、本發(fā)明具有如下有益效果：

27、1、本發(fā)明中，通過使用數(shù)字高程模型將園林區(qū)域劃分為多個(gè)虛擬方格，并根據(jù)坡度、土壤類型和植物需求動態(tài)調(diào)整方格大小和形狀，實(shí)現(xiàn)了灌溉單元的精確劃分，得到每個(gè)方格內(nèi)水分分布的均勻性和灌溉效率的提升效果。

28、2、本發(fā)明中，通過采用水流動力學(xué)模型，修正水流速度和方向，適應(yīng)不同坡度地形的變化，實(shí)現(xiàn)了精確的水流路徑模擬，得到更均勻水分滲透和優(yōu)化灌溉策略的效果。

29、3、本發(fā)明中，通過模擬土壤水分滲透過程，考慮土壤類型和濕度的變化，并通過實(shí)時(shí)反饋調(diào)整灌溉量，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)方格灌溉量、時(shí)間和頻率的精準(zhǔn)動態(tài)調(diào)整，得到水資源利用效率的顯著提高，避免過度灌溉或水分不足的效果。

技術(shù)特征：

1.一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s2中的水流動力學(xué)模型采用navier-stokes方程，其表達(dá)式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s3中的土壤水分分布計(jì)算通過richards方程進(jìn)行模擬，具體表達(dá)式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s4中的灌溉量調(diào)整通過以下公式進(jìn)行調(diào)節(jié)：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s1中的數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)來源包括遙感數(shù)據(jù)和激光雷達(dá)掃描。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s4中水分分布數(shù)據(jù)獲取來源包括土壤濕度傳感器和氣象數(shù)據(jù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法及系統(tǒng)，其特征在于，所述步驟s1中方格的大小和形狀依據(jù)坡度、土壤類型和植物需求進(jìn)行調(diào)整。

8.園林綠化植物澆灌智慧管理系統(tǒng)，其特征在于，用于權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法，包括：

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器以及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法。

10.一種可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述可讀存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及園林綠化加工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于園林綠化植物澆灌的智慧管理方法，包括以下步驟：S1、根據(jù)園林綠化區(qū)域的數(shù)字高程模型，將園林區(qū)域劃分為多個(gè)虛擬方格，每個(gè)方格代表一個(gè)灌溉單元；S2、基于地形數(shù)據(jù)和氣象數(shù)據(jù)，建立水流動力學(xué)模型，修正水流速度以適應(yīng)不同坡度的地形；S3、根據(jù)土壤類型和濕度，計(jì)算水分在每個(gè)方格內(nèi)的分布情況；S4、調(diào)整每個(gè)方格的灌溉量、時(shí)間和頻率。本發(fā)明中，通過使用數(shù)字高程模型將園林區(qū)域劃分為多個(gè)虛擬方格，并根據(jù)坡度、土壤類型和植物需求動態(tài)調(diào)整方格大小和形狀，實(shí)現(xiàn)了灌溉單元的精確劃分，得到每個(gè)方格內(nèi)水分分布的均勻性和灌溉效率的提升效果。

技術(shù)研發(fā)人員：李夢嘉,杜濱昌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東竹里園藝有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15