[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

说明书

本发明公开了一种基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法及节水灌溉系统。该节水灌溉方法包括以下步骤：采集农作物在当前阶段的生长信息数据一；将生长信息数据一与模糊控制规则表进行对照，以查询出当前阶段农作物所需水量；判断所需水量是否大于当前阶段中土壤含水量的最小值；在所需水量大于土壤含水量的最小值时，计算出农作物所需的水分灌溉量并发送灌溉指令；唤醒处于休眠状态的终端节点，以对农作物进行灌溉；实时判断当前区域内的土壤湿度是否达到水分灌溉量，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继续灌溉。本发明根据农作物的实际需求定量灌溉，有效地避免水资源浪费的现象，提高灌溉用水的利用率。

技术领域

本发明涉及农作灌溉技术领域的一种灌溉方法，尤其涉及一种基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，还涉及一种基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉系统。

背景技术

农业灌溉系统是一个复杂的非线性系统，仅凭单项节水灌溉技术不可能完成我国水资源的高效利用，必须将土壤熵情、作物周围环境信息、作物的需水规律统一考虑，实现按期、按需自动供水灌溉。目前国内应用于灌溉系统的技术主要有：

1、地理信息系统(GIS)支持下的农田节水灌溉系统，该系统在处理位置关系时相当费时，数据处理方面存在分辨率低、精度差且难以建立地物间的拓扑关系；

2、有线技术在灌溉系统中的应用，以485总线为主的有线技术，在灌溉系统中存在布线繁杂，通讯速率低，功耗过大，抗干扰性差，难以大面积推广等问题；

3、ZigBee无线传感网络在灌溉系统中的应用，但ZigBee芯片价格昂贵、通信距离短、信号衰减快不适于大面积农田灌溉的应用。

而且，现有的灌溉方法存在灌溉用水利用率不高、灌溉效果不明显的问题。

发明内容

针对现有的技术问题，本发明提供一种基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法及节水灌溉系统，解决了现有的灌溉方法存在灌溉用水利用率不高、灌溉效果不明显的问题，而且将模糊逻辑控制理论与传统反馈控制相结合，能够有效解决由于太复杂而无法精确建立模型的灌溉系统中存在的问题，经过模糊推理和闭环反馈的参数调整机制能对灌溉做到精准控制，可以利用LoRa技术的低功耗远距离传输优势来降低灌溉控制系统的传输功耗。

本发明采用以下技术方案实现：基于模糊逻辑控制理论的节水灌溉方法，其用于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；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；