一种利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统

技术领域

本发明属于蔬菜根系补充氧气技术领域，尤其涉及一种利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统。

背景技术

目前，滴灌是按照作物需水要求，通过管道系统与安装在毛管上的灌水器，将水和作物需要的水分和养分一滴一滴，均匀而又缓慢地滴入作物根区土壤中的灌水方法。滴灌不破坏土壤结构，土壤内部水、肥、气、热经常保持适宜于作物生长的良好状况，蒸发损失小，不产生地面径流，几乎没有深层渗漏，是一种省水的灌水方式。然而，现有利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统对土壤重金属含量检测不准确，且操作不便；同时，通过人工判断实现灌溉，该人工判断实现灌溉的方式一方面会引起人工成本，另一方面会因个人经验缺乏等原因造成误判，进而导致灌溉方式不得当，并影响到蔬菜植物的正常生长或造成水资源浪费。因此，亟需设计一种新的能够为蔬菜根系补充氧气的系统。

综上所述，现有技术存在的问题及缺陷是：

(1)现有利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统对土壤重金属含量进行检测的结果不准确，且操作不便。

(2)通过人工判断实现灌溉的方式一方面会引起人工成本，另一方面会因个人经验缺乏等原因造成误判，进而导致灌溉方式不得当，并影响到蔬菜植物的正常生长或造成水资源浪费。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统。

本发明是这样实现的，一种利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统，所述利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统包括：

土壤参数采集模块，与总控制器连接，用于采集土壤的温度、湿度、pH、氧气以及重金属含量数据；

总控制器，与土壤参数采集模块、滴灌控制模块、供水模块、供氧模块连接，用于控制各个模块正常工作；

滴灌控制模块，与总控制器连接，用于控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分；

供水模块，与总控制器连接，用于通过滴灌管道为蔬菜根系补充水分；

供氧模块，与总控制器连接，用于通过滴灌管道为蔬菜根系补充氧气；

所述土壤参数采集模块包括：温湿度检测模块、氧气检测模块、pH检测模块、重金属检测模块；

温湿度检测模块，用于检测蔬菜土壤温度、湿度数据；

氧气检测模块，用于检测蔬菜土壤氧气数据；

pH检测模块，用于检测蔬菜土壤pH数据；

重金属检测模块，用于检测蔬菜土壤重金属含量数据。

进一步，所述滴灌控制模块控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分包括：

配置检测设备参数，通过检测设备获取待滴灌对象的温度参数、湿度参数、需水/氧量参数和灌水/氧定额参数；

根据预先训练生成的滴灌控制预测函数和所述待滴灌对象的温度参数、湿度参数、氧气参数、需水/氧量参数和灌水/氧定额参数计算出滴灌控制概率值；

当判断出所述滴灌控制概率值大于或等于预设阈值时，开启与所述待滴灌对象对应的滴灌；其中，通过以下公式计算出滴灌控制概率值：

其中，P(x)表示滴灌控制概率值，Z(x)表示滴灌控制预测函数，Z(x)＝W

进一步，所述在计算出滴灌控制概率值的步骤之前还包括：

根据历史滴灌控制数据训练生成滴灌控制预测函数。

进一步，所述当判断出所述滴灌控制概率值小于预设阈值时，关闭与所述待滴灌对象对应的滴灌；其中，所述预设阈值为0.5。

进一步，所述重金属检测模块检测蔬菜土壤重金属含量数据包括：

对蔬菜土壤进行调查及蔬菜长势状态进行分析来确定所要检测的区域；将所述区域进行网格化划分，得到网格检测块，并在网格检测块上取样；

将网格检测块所取出的土壤样品利用烘干设备进行烘干处理，得到干燥的土壤样品；将干燥的土壤样品利用研磨设备进行研磨操作，得到粉末状的土壤样品后，将粉末状的土壤样品利用筛网进行过筛处理；

将过筛操作后的土壤样品分别取出3～5g，将每个土壤样品依次放入相应的多个Xpress反应罐中，在每个Xpress反应罐中加入20～25mL去离子水；将Xpress反应罐启动，Xpress反应罐对土壤样品和去离子水进行混合搅拌操作，Xpress反应罐在搅拌的过程中分别加入10～12mL的HCL和HNO

将多个Xpress反应罐依次利用微波消解仪进行消解操作，经过消解操作的多个Xpress反应罐利用过滤设备进行过滤操作，得到消解液；将消解液和超纯水按照1：35的比例进行稀释，得到稀释液；将多份稀释液分别利用火焰原子吸收光谱法进行测定重金属含量后，再将多个重金属含量的结果求平均值，得到所要检测区域的土壤重金属含量值。

进一步，所述微波消解仪中设定的消解程序为阶梯式升温加热消解程序，具体为，170℃加热15min，220℃加热10min，240℃加热25min。

进一步，所述重金属含量测定所利用的仪器为火焰原子吸收光谱仪，所述火焰原子吸收光谱仪的参数设置如下：

空气流量：8.0mL/min，分析波长：235nm；灯电流：15mA；光谱通带：0.5nm；燃烧器高度：8mm；乙炔气流量：1.7L/min。

本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以应用所述的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，储存有指令，当所述指令在计算机上运行时，使得计算机应用所述的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统。

结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统，通过重金属检测模块检测准确度高，操作简单；同时通过滴灌控制模块根据预先训练生成的滴灌控制预测函数和待滴灌对象的温度参数、湿度参数、需水量参数和灌水定额参数计算出滴灌控制概率值，当判断出该滴灌控制概率值大于或等于预设阈值时，开启与待滴灌对象对应的滴灌，能够基于待滴灌对象的滴灌特性实现自动滴灌控制，在确保待滴灌对象水分需求的同时，避免了水资源的浪费并降低了人工成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统结构框图。

图2是本发明实施例提供的利用滴灌控制模块控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分的方法流程图。

图3是本发明实施例提供的利用重金属检测模块检测蔬菜土壤重金属含量数据的方法流程图。

图1中：1、土壤参数采集模块；2、总控制器；3、滴灌控制模块；4、供水模块；5、供氧模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气的控制系统包括：土壤参数采集模块1、总控制器2、滴灌控制模块3、供水模块4、供氧模块5。

土壤参数采集模块1，与总控制器2连接，用于采集的土壤温度、湿度、pH、氧气、重金属含量数据；

总控制器2，与土壤参数采集模块1、滴灌控制模块3、供水模块4、供氧模块5连接，用于控制各个模块正常工作；

滴灌控制模块3，与总控制器2连接，用于控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分；

供水模块4，与总控制器2连接，用于通过滴灌管道为蔬菜根系补充水分；

供氧模块5，与总控制器2连接，用于通过滴灌管道为蔬菜根系补充氧气；

所述土壤参数采集模块1包括：温湿度检测模块1-1、氧气检测模块1-2、pH检测模块1-3、重金属检测模块1-4；

温湿度检测模块1-1，用于检测蔬菜土壤温度、湿度数据；

氧气检测模块1-2，用于检测蔬菜土壤氧气数据；

pH检测模块1-3，用于检测蔬菜土壤pH数据；

重金属检测模块1-4，用于检测蔬菜土壤重金属含量数据。

如图2所示，本发明实施例提供的滴灌控制模块控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分包括：

S101，配置检测设备参数，通过检测设备获取待滴灌对象的温度参数、湿度参数、需水/氧量参数和灌水/氧定额参数；

S102，根据预先训练生成的滴灌控制预测函数和待滴灌对象的温度参数、湿度参数、氧气参数、需水/氧量参数和灌水/氧定额参数计算出滴灌控制概率值；

S103，当判断出所述滴灌控制概率值大于或等于预设阈值时，开启与所述待滴灌对象对应的滴灌。

本发明实施例提供的步骤S103中通过以下公式计算出滴灌控制概率值：

其中，P(x)表示滴灌控制概率值，Z(x)表示滴灌控制预测函数，Z(x)＝W

本发明实施例提供的在计算出滴灌控制概率值的步骤之前还包括：根据历史滴灌控制数据训练生成滴灌控制预测函数。

本发明实施例提供的当判断出所述滴灌控制概率值小于预设阈值时，关闭与所述待滴灌对象对应的滴灌；其中，所述预设阈值为0.5。

如图3所示，本发明实施例提供的重金属检测模块检测蔬菜土壤重金属含量数据包括：

S201，对蔬菜土壤进行调查及蔬菜长势状态进行分析来确定所要检测的区域；将所述区域进行网格化划分，得到网格检测块，并在网格检测块上取样；

S202，将网格检测块所取出的土壤样品利用烘干设备进行烘干处理，得到干燥的土壤样品；将干燥的土壤样品利用研磨设备进行研磨操作，得到粉末状的土壤样品后，将粉末状的土壤样品利用筛网进行过筛处理；

S203，将过筛操作后的土壤样品分别取出3～5g，将每个土壤样品依次放入相应的多个Xpress反应罐中，在每个Xpress反应罐中加入20～25mL去离子水；将Xpress反应罐启动，Xpress反应罐对土壤样品和去离子水进行混合搅拌操作，Xpress反应罐在搅拌的过程中分别加入10～12mL的HCL和HNO

S204，将多个Xpress反应罐依次利用微波消解仪进行消解操作，经过消解操作的多个Xpress反应罐利用过滤设备进行过滤操作，得到消解液；将消解液和超纯水按照1：35的比例进行稀释，得到稀释液；

S205，将多份稀释液分别利用火焰原子吸收光谱法进行测定重金属含量后，再将多个重金属含量的结果求平均值，得到所要检测区域的土壤重金属含量值。

本发明实施例提供的微波消解仪中设定的消解程序为阶梯式升温加热消解程序，具体为，170℃加热15min，220℃加热10min，240℃加热25min。

本发明实施例提供的重金属含量测定所利用的仪器为火焰原子吸收光谱仪，所述火焰原子吸收光谱仪的参数设置如下：

空气流量：8.0mL/min，分析波长：235nm；灯电流：15mA；光谱通带：0.5nm；燃烧器高度：8mm；乙炔气流量：1.7L/min。

本发明工作时，首先，通过土壤参数采集模块1采集的土壤温度、湿度、pH、氧气、重金属含量数据；然后，通过总控制器2控制各个模块正常工作；通过滴灌控制模块3控制滴灌管道为蔬菜根系补充氧气和水分；最后，通过供水模块4利用滴灌管道为蔬菜根系补充水分；通过供氧模块5利用滴灌管道为蔬菜根系补充氧气。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。