[发明专利]基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法及节水灌溉系统

权利要求书

1.基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，其通过布设在农田里的至少一个终端节点对所述农田中的农作物进行灌溉；其特征在于，所述节水灌溉方法包括以下步骤：

步骤S1，采集所述农作物在当前阶段的生长信息数据一；

步骤S2，将所述生长信息数据一与一个根据专家知识和经验设计好的模糊控制规则表进行对照，以查询出所述农作物在当前阶段的所需水量；

步骤S3，判断所述所需水量是否大于当前阶段中土壤含水量的最小值；

在所述所需水量大于所述土壤含水量的最小值时，执行步骤S4，计算出所述农作物所需的水分灌溉量并发送灌溉指令；

根据所述灌溉指令，执行步骤S5，唤醒处于休眠状态的终端节点，以对所述农作物进行灌溉；

步骤S6，实时判断当前区域内的土壤湿度是否达到所述水分灌溉量，是则驱动对应的终端节点停止灌溉并进入休眠状态，否则使对应的终端节点保持灌溉；

其中，所述水分灌溉量的计算方法包括以下步骤：

步骤S41，确定所述农田中土壤水分误差模糊变量的模糊集一和量化论域一、土壤水分误差变化率模糊变量的模糊集二和量化论域二、输出控制模糊变量的模糊集三和量化论域三；

步骤S42，根据所述模糊集一、所述模糊集二、所述模糊集三、所述量化论域一、所述量化论域二以及所述量化论域三，建立模糊变量赋值表；

步骤S43，根据所述模糊变量赋值表和所述模糊控制规则表，先计算出模糊关系矩阵R，再通过所述模糊关系矩阵R，计算出输出灌溉时间U的模糊集合，最后根据所述农作物的灌溉流量和所述模糊集合，计算出所述水分灌溉量。

2.如权利要求1所述的基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，其特征在于，所述节水灌溉方法还包括以下步骤：

在所述所需水量不大于所述土壤含水量的最小值时，执行步骤S7，采集所述农作物在当前阶段的生长信息数据二；

步骤S8，根据所述生长信息数据二，计算出所述农作物到达其需要灌溉的时间，并将所述时间设定为定时时间，同时进行计时；

步骤S9，判断计时时间是否达到所述定时时间；

在所述计时时间达到所述定时时间时，执行步骤S5、S6；

在所述计时时间未达到所述定时时间时，使对应的终端节点进入休眠状态。

3.如权利要求2所述的基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，其特征在于，所述农作物到达其需要灌溉的时间的计算方法包括以下步骤：

步骤S81，将所述生长信息数据二分别代入Green-Ampt模型和Penman-Monteith公式中，得出土壤渗透率和蒸腾量；

步骤S82，先构建所述农田中土壤含水量变化函数，再将所述土壤渗透率和所述蒸腾量代入所述土壤含水量变化函数，最后计算出所述农作物到达其需要灌溉的时间。

4.如权利要求3所述的基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，其特征在于，所述土壤含水量变化函数为：

D_w＝c_v×θ_m×ρ×h

其中，D_w为所述土壤含水量；c_v为贮水量变异系数，c_v＝0.24×h^-0.212×t；θ_m为土壤单位质量含水率，ρ为土壤容重，h为土壤深度，t为时间，G为单位土壤的质量，ET₀为蒸腾量，K_t为渗透率。