本發(fā)明涉及灌溉控制，具體涉及一種用于市政綠化工程的智能灌溉系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、城市綠化灌溉系統(tǒng)主要由水源、輸水系統(tǒng)、分配系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成，是現(xiàn)代城市綠化管理的重要組成部分，旨在通過(guò)科學(xué)合理的灌溉方式，在最大限度節(jié)約水資源的同時(shí)，確保城市綠化植物的健康生長(zhǎng)，改善城市環(huán)境質(zhì)量。

2、隨著灌溉設(shè)備使用時(shí)間的增長(zhǎng)，灌溉設(shè)備噴口可能會(huì)因多種原因產(chǎn)生堵塞，導(dǎo)致灌溉噴灑不均勻或無(wú)法噴灑至目標(biāo)位置等問(wèn)題，從而影響噴灌效果?，F(xiàn)有方法通過(guò)優(yōu)化灌溉噴灑設(shè)備的構(gòu)造降低堵塞概率，但是部分外部干擾如落葉與噴灌產(chǎn)生的泥污等問(wèn)題，難以直接通過(guò)優(yōu)化噴灑結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行清除，導(dǎo)致灌溉效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決灌溉設(shè)備外部干擾引起堵塞，導(dǎo)致灌溉效果不佳的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于市政綠化工程的智能灌溉系統(tǒng)及裝置，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明提出了一種用于市政綠化工程的智能灌溉系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

3、數(shù)據(jù)采集模塊，用于獲取灌溉系統(tǒng)的每個(gè)支管在工作時(shí)段內(nèi)每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值，以及每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在工作時(shí)段內(nèi)每個(gè)時(shí)刻的濕度值；

4、內(nèi)部損耗分析模塊，用于根據(jù)每個(gè)支管與其相鄰支管的水壓損失程度的差異和在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值差異，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌內(nèi)部損耗值；

5、外部損耗分析模塊，用于根據(jù)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻之前所有時(shí)刻的濕度值變化趨勢(shì)的差異，以及所述采樣點(diǎn)到每個(gè)支管上噴頭的距離，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌外部損耗值；

6、澆灌控制模塊，用于結(jié)合所述澆灌內(nèi)部損耗值與所述澆灌外部損耗值，控制每個(gè)支管的增壓器在每個(gè)控制時(shí)刻與其下一個(gè)控制時(shí)刻的電機(jī)功率。

7、進(jìn)一步地，所述獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌內(nèi)部損耗值，包括：

8、獲取灌溉系統(tǒng)的每個(gè)支管的長(zhǎng)度、支管上噴頭數(shù)量與每個(gè)支管到干管入水處的距離；

9、計(jì)算每個(gè)支管的長(zhǎng)度與支管上噴頭數(shù)量的乘積作為對(duì)應(yīng)支管的流量需求值；將每個(gè)支管到干管入水口之間所有支管的所述流量需求值的累加和與每個(gè)支管到干管入水處的距離的乘積，作為每個(gè)支管的壓力損失值；

10、根據(jù)每個(gè)支管與其相鄰支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值差異和所述壓力損失值的差異，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌內(nèi)部損耗值。

11、進(jìn)一步地，所述根據(jù)每個(gè)支管與其相鄰支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值差異和所述壓力損失值的差異，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌內(nèi)部損耗值，包括：

12、將每個(gè)支管與其相鄰下一個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值的差值、所述壓力損失值的差值，依次作為每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓差、每個(gè)支管的損失差；

13、分別將所有支管在每個(gè)控制時(shí)刻的所述水壓差順序排列得到對(duì)應(yīng)控制時(shí)刻的水壓序列，所述損失差順序排列得到損失序列；

14、對(duì)每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓差在所述水壓序列中的下標(biāo)值與所述損失差在所述損失序列中的下標(biāo)值的差值絕對(duì)值進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌內(nèi)部損耗值。

15、進(jìn)一步地，所述獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌外部損耗值，包括：

16、根據(jù)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻之前所有時(shí)刻的濕度值變化趨勢(shì)的差異，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的噴灑不均度；

17、獲取每個(gè)支管上每個(gè)噴頭到其澆灌區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣點(diǎn)的距離；根據(jù)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻之前所有時(shí)刻的濕度值變化趨勢(shì)顯著的時(shí)刻和采樣點(diǎn)到所述支管上噴頭的最近距離，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度變化值；

18、根據(jù)所述噴灑不均度與所述濕度變化值，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的澆灌外部損耗值；所述噴灑不均度與所述濕度變化值均和所述澆灌外部損耗為正相關(guān)關(guān)系。

19、進(jìn)一步地，所述獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的噴灑不均度，包括：

20、在工作時(shí)段內(nèi)，對(duì)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻之前所有時(shí)刻的濕度值進(jìn)行曲線(xiàn)擬合，得到對(duì)應(yīng)采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度曲線(xiàn)；

21、獲取所述濕度曲線(xiàn)的每個(gè)拐點(diǎn)與其相鄰每個(gè)拐點(diǎn)之間所有時(shí)刻的濕度值的集中值；將所述濕度曲線(xiàn)的每個(gè)拐點(diǎn)分別與其相鄰后一個(gè)拐點(diǎn)、前一個(gè)拐點(diǎn)的所述集中值的差值，作為所述濕度曲線(xiàn)的每個(gè)拐點(diǎn)的濕度整體差；

22、從所述濕度曲線(xiàn)的所有拐點(diǎn)中選取最大的所述濕度整體差對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)的時(shí)刻，記為每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度上升時(shí)刻；

23、根據(jù)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度上升時(shí)刻的時(shí)間間隔與所述濕度上升時(shí)刻對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)的所述濕度整體差，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的噴灑不均度。

24、進(jìn)一步地，所述根據(jù)每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度上升時(shí)刻的時(shí)間間隔與所述濕度上升時(shí)刻對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)的所述濕度整體差，獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的噴灑不均度，包括：

25、計(jì)算每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)在同一控制時(shí)刻的所述濕度上升時(shí)刻的均值，作為每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的整體上升時(shí)刻；

26、將每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的所述濕度上升時(shí)刻與所述整體上升時(shí)刻的時(shí)間間隔和所述濕度上升時(shí)刻對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)的所述濕度整體差的乘積的均值，作為每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的噴灑不均度。

27、進(jìn)一步地，所述獲取每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度變化值，包括：

28、對(duì)于每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)每個(gè)采樣點(diǎn)，對(duì)采樣點(diǎn)到所述支管上噴頭的最近距離與采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的所述濕度上升時(shí)刻的乘積進(jìn)行負(fù)相關(guān)映射，得到采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的局部濕度變化值；

29、將每個(gè)支管的澆灌區(qū)域內(nèi)所有采樣點(diǎn)在每個(gè)控制時(shí)刻的所述局部濕度變化值的均值，作為每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的濕度變化值。

30、進(jìn)一步地，所述結(jié)合所述澆灌內(nèi)部損耗值與澆灌外部損耗值，控制每個(gè)支管的增壓器在每個(gè)控制時(shí)刻與其下一個(gè)控制時(shí)刻的電機(jī)功率，包括：

31、將所述澆灌內(nèi)部損耗值與澆灌外部損耗值的乘積進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的阻塞系數(shù)；

32、基于每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的水壓值，獲取pid控制器在每個(gè)控制時(shí)刻的比例增益；利用常數(shù)1與所述阻塞系數(shù)的和值對(duì)所述比例增益進(jìn)行加權(quán)，得到每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的調(diào)整比例增益；

33、將所述調(diào)整比例增益輸入pid控制器，pid控制器輸出每個(gè)支管在每個(gè)控制時(shí)刻的控制信號(hào)；將所述控制信號(hào)作為每個(gè)支管的增壓器在每個(gè)控制時(shí)刻與其下一個(gè)控制時(shí)刻的電機(jī)功率。

34、進(jìn)一步地，所述集中值等于所述濕度曲線(xiàn)的每個(gè)拐點(diǎn)與其相鄰每個(gè)拐點(diǎn)之間所有時(shí)刻的濕度值的均值。

35、一種用于市政綠化工程的智能灌溉裝置，所述裝置包括處理器，所述處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述的一種用于市政綠化工程的智能灌溉系統(tǒng)。

36、本發(fā)明具有如下有益效果：

37、在本發(fā)明實(shí)施例中，因支管會(huì)分流干管內(nèi)水以及水和管道會(huì)產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致干管內(nèi)水壓出現(xiàn)損失，使壓力出現(xiàn)損失的因素是固定條件，則支管與其相鄰支管的水壓損失程度差異代表對(duì)應(yīng)支管之間壓力變化的理論值，而支管與其相鄰支管在控制時(shí)刻的水壓值差異代表對(duì)應(yīng)支管之間壓力變化的實(shí)際值，兩者的差異可衡量支管在控制時(shí)刻內(nèi)存在阻塞使?jié)补嘞到y(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)部損耗程度，從而獲取澆灌內(nèi)部損耗值；因支管出現(xiàn)外部堵塞導(dǎo)致噴灑不均勻，使支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)位置土壤積蓄水過(guò)程存在差異，則支管的澆灌區(qū)域內(nèi)不同采樣點(diǎn)在控制時(shí)刻之前濕度值變化趨勢(shì)的差異，可衡量支管阻塞使?jié)补嘞到y(tǒng)出現(xiàn)外部損耗的程度，結(jié)合采樣點(diǎn)到每個(gè)支管上噴頭的距離，提高澆灌外部損耗值分析的準(zhǔn)確性；綜合分析澆灌系統(tǒng)內(nèi)部阻塞與外部阻塞的影響程度，從而自適應(yīng)控制支管的增壓器的電機(jī)功率，減少灌溉過(guò)程中支管阻塞對(duì)澆灌效果的影響，有效地提高支管的噴灑效果。