[发明专利]一种具有节水绿化灌溉功能的路灯

权利要求书

1.一种具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：该路灯包括：

中空的灯杆杆身；

一对照明灯头，设置于所述灯杆杆身的两侧，用于照明；

太阳能电池板，设置于所述灯杆杆身的顶部，用于收集太阳能为该路灯提供能源；

水管，设置于所述灯杆杆身的内部，连接有水源；

一对绿化带喷灌喷头，设置于所述灯杆杆身的底部，与所述水管连接，用于对植物进行喷灌；

电磁阀，设置于所述水管上，作为水管的开关控制水的流通；

自适应的神经网络控制器，与所述电磁阀连接，用于控制电磁阀的开关；

蓄电池，设置于所述灯杆杆身的内部，通过线缆与所述照明灯头、太阳能电池板以及自适应的神经网络控制器连接，用于收集太阳能电池板由太阳能转化的电能，并向照明灯头和自适应的神经网络控制器供电；

所述自适应的神经网络控制器包括基于自适应的神经网络模糊控制的模糊蒸散量估算系统、模糊灌溉控制系统以及模糊灌溉系统；其中模糊蒸散量估计系统通过预设的模糊规则估算植物前日的蒸散量，模糊灌溉控制系统根据土壤参数得到灌水定额，模糊灌溉系统根据灌水定额、灌水系数、根部保护系数以及降水限制系数得到灌水量；

所述模糊蒸散量估算系统的预设的模糊规则计算过程具体为：选取影响植物蒸散量的因素：日照时数、相对湿度、温度以及风速中的任意两个影响因素组成影响因素对，通过Penman-Montieth方程计算各影响因素对得到的蒸散量误差大小，将误差最小的影响因素对中的两个影响因素作为主要影响因素，并将该影响因素对作为输入变量，分别计算三角隶属函数、梯形隶属函数、广义钟型隶属函数、高斯隶属函数、pi型隶属函数、差型sigmoidal隶属函数以及积型sigmoidal隶属函数的结果，选取其中误差最小的隶属函数，结合主要影响因素，最终得到模糊蒸散量估计系统的模糊规则。

2.根据权利要求1所述的具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：所述模糊灌溉控制系统根据土壤参数设定有灌水定额h；

上式中b_s为土壤干容重，c为土壤深度，γ₁、γ₂分别为土壤含水量的最大值和最小值，m为土壤利用水系数。

3.根据权利要求1所述的具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：所述模糊灌溉系统将灌水定额h、灌水系数α₁、根部保护系数α₂以及降水限制系数α₃相乘得到灌水量，再将灌水量乘以灌溉面积得到总灌水量。

4.根据权利要求3所述的具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：所述灌水系数α₁由MATLAB的模糊推理工具得到，输入土壤有效含水量的范围值、植物前日的蒸散量以及灌水系数α₁的取值范围[0,1]，建立灌水系数α₁的模糊规则，并解模糊得到灌水系数α₁；

其中土壤有效含水量：

ASW＝10b_scθ

式中b_s为土壤干容重，c为土壤深度，θ为土壤含水率；其中土壤含水率通过土壤湿度传感器读数得到；土壤有效含水量根据灌溉地区和植物类别设定有一阈值，当实际土壤有效含水量高于该阈值时，作为输入的土壤有效含水量取该阈值。

5.根据权利要求3所述的具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：所述根部保护系数α₂使灌水量低于一确定阈值，用于使土壤湿度处于适宜范围内的较低值，有利于植物根系向深处发展。

6.根据权利要求3所述的具有节水绿化灌溉功能的路灯，其特征在于：所述降水限制系数α₃的计算过程为：当日降水量超过了当日土壤含水量的最大值时，令降水限制系数α₃的值为0；其中当日土壤含水量等于前日土壤含水量减去前日植物蒸散量加上前日灌水量以及前日降水量。