一种智能化植物栽培控制系统的制作方法

本发明涉及植物栽培，特别涉及一种智能化植物栽培控制系统。

背景技术：

1、随着我国综合国力的发展，植物人工栽培技术、设施也得到巨大提升，使得植物科学在研究和农业的发展带来了革命性的突破，而人工栽培方法主要是使用人造灯、恒温器等为植物生长提供适当的生长环境。为了提高人工栽培的效率，实现室内植物栽培远程操控，将人工栽培技术与互联网、智能化、高科技等应用结合也发展为必要趋势。

2、而现有技术中的智能化植物栽培技术无法实现通风量和营养液供给的自动化调节，进而不能保证同一栽培架的植物处于同样的温度与通风量条件下，使得植物质量参差不齐，且缺乏自动调节供给机制易出现营养液过度或不足地情况，从而浪费营养资源，增加运营成本。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种智能化植物栽培控制系统，以解决现有技术中无法实现通风量和营养液供给的自动化调节的问题。

2、为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

3、根据本发明实施例，提供了一种智能化植物栽培控制系统。

4、在一个实施例中，一种智能化植物栽培控制系统，包括：

5、风量均匀调控单元，用于获取各栽培架的进风需求量；根据进风需求量生成送风机转速控制指令；

6、供给指令生成单元，用于根据植物生长状态控制营养液的混合量；基于植物栽培室内的环境参数生成营养液供给指令；

7、配对交互控制单元，用于利用控制中心接收控制与供给控制指令；并将控制中心与植物栽培中心配对绑定；

8、远程自动控制单元，用于利用控制中心更新指令排程，按照指令排程控制植物栽培中心内各设备的工作状态。

9、在一个实施例中，风量均匀调控单元包括：

10、仿真模型获取模块，用于利用传感器收集栽培架位置处的温度与湿度；并结合栽培架的结构参数构建三维仿真模型；

11、仿真模拟计算模块，用于将三维仿真模型与流体仿真结合模拟各个栽培架位置处的空气流动状况；

12、进风需求获取模块，用于基于空气流动情况评估各个栽培架中各栽培层的空气量；并与预设的目标温度进行对比获取对应栽培层的进风需求量；

13、转速指令生成模块，用于将进风需求量与送风机差速调节方式结合生成栽培层各层风扇的差速调节指令实现栽培层的均匀调温。

14、在一个实施例中，将三维仿真模型与流体仿真结合模拟各个栽培架位置处的空气流动状况包括：

15、基于栽培架的尺寸确定各空间方向上的微网格步长与数量对三维仿真模型进行精细网格划分得到微网格区域；

16、在微网格区域内使用负载平衡算法构建粗网格区域；基于粗网格区域确定空气流动区域及区域尺寸；根据流体仿真技术求解局部流动方程得到多基函数；

17、基于多基函数构建粗网格矩阵形成粗网格流动方程；求解粗网格流动方程获取空气流动区域处的流向解和流速解；

18、通过流体仿真技术定义流动边界介质参数；结合流向解和流速解求解获得三维仿真模型中的对流扩散方程得到流场数据，基于流场数据获取空气流动状况。

19、在一个实施例中，基于空气流动情况评估各个栽培架中各栽培层的空气量；并与预设的目标温度进行对比获取对应栽培层的进风需求量包括：

20、根据栽培架中各栽培层的分布状况，在栽培层的边缘位置将栽培层离散为独立离散点；基于流场数据设定离散系数判断离散点的平均空气变化特征；

21、采用加权算法分析平均空气变化特征由一组离散点转向下一组离散点时对应的空气分配量；基于空气分配量获取空气流经栽培层的空气量；

22、基于空气量分析栽培层的空气交换率，并根据植物生长阶段需求定义目标温度；利用目标温度与空气交换率确定栽培层的进风需求量。

23、在一个实施例中，根据栽培架中各栽培层的分布状况，在栽培层的边缘位置将栽培层离散为独立离散点；基于流场数据设定离散系数判断离散点的平均空气变化特征包括：

24、基于栽培架的布局与空间结构在栽培架的边缘选取预设点作为离散点；将离散点标记为独立的离散点；

25、基于流场数据提取每组离散点对应的流场值；根据流场值定义离散系数评估离散点空气变化的数值指标，描述空气的动态变化程度；

26、基于离散系数与动态变化程度分析空气的流动模式评估每组离散点的空气变化特征；遍历所有离散点的空气变化特征进行平均得到栽培架的平均空气变化特征。

27、在一个实施例中，供给指令生成单元包括：

28、参数长势监测模块，用于利用传感器收集栽培室内的光照参数与二氧化碳浓度；运用监测器获取植物的实时状态；

29、营养液比例获取模块，用于将植物实时状态与健康植物执行对比操作，评估植物的健康状况；基于评估结果驱动加液控制阀动态调整营养液比例与总量；

30、供给指令生成模块，用于根据光照参数与二氧化碳预测指定时长内栽培室的环境变化趋势；基于环境变化趋势生成输入营养液供给计划得到供给指令。

31、在一个实施例中，营养液供给计划包括营养液供给时长、供给频率与供给次数。

32、在一个实施例中，将植物实时状态与健康植物执行对比操作，评估植物的健康状况；基于评估结果驱动加液控制阀动态调整营养液比例与总量包括：

33、获取植物实时状态图像与健康植物图像并应用散射点提取技术执行二维散射中心提取获取实时状态点集与标准点集；

34、利用聚类技术分别将实时状态点集与标准点集划分为实时点位与标准点位；将点位坐标映射至同一组二维匹配空间并执行对齐处理；

35、根据各实时点位与各标准点位之间的距离确定点位配对；获取点位配对的距离相似度与灰度相似度生成点位配对相似度；

36、将相似度结果与阈值执行差值对比操作获取植物的健康状况；基于健康状况生成营养液中各溶液与水的混合配比与总量；

37、控制加液控制阀按照各溶液的混合比例制备营养液。

38、在一个实施例中，点位配对的距离相似度计算公式为：

39、；

40、式中，表示参与配对的第 t组实时点位与标准点位的距离相似度；表示分别参与配对的第 t组实时点位与标准点位；表示中第 i个散射点的坐标；表示标准点位中与第 i个散射点距离最近散射点的坐标； e表示确定点位配对的散射点数。

41、在一个实施例中，点位配对的灰度相似度计算公式为：

42、；

43、式中，表示参与配对的第 t组实时点位与标准点位的灰度相似度；表示参与配对的第 t组实时点位中第 i个散射点的灰度值；表示标准点位中与第 i个散射点距离最近散射点的灰度值；表示点位灰度分布集中度； e表示确定点位配对的散射点数。

44、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

45、1、本发明提出的栽培控制系统可根据实际需求调整送风机的转速和营养液的供给，进而通过监测植物生长状态和环境参数，能够精确控制环境条件和营养供给，有助于植物健康成长提高产量和品质，从而减少人工操作降低运营成本，减轻劳动强度，实现智能化管理。

46、2、本发明基于栽培架位置处的温度和湿度数据与结构参数结合构建三维仿真模型，精确模拟和预测各栽培层的空气流动状态，同时利用流体仿真评估空气流动，从而有效理解和优化送风效率，确保后期每个栽培层得到均匀的空气供应，且可根据植物的生长状况调整营养液的配比与总量，同时通过实时环境数据适应性生成营养液供给计划，进而实现更精确地管理栽培环境，保证植物在最佳条件下生长的目的。

47、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。