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专利号: 2024104879295
申请人: 陕西炬烽建筑劳务有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,该系统包括以下模块:

数据采集模块,用于获取园林中每个采样点在连续若干个时刻下的温度数据和湿度数据,每个采样点的传感器插入土壤的深度数据;

速率分析模块,用于根据每个采样点每个时刻的温度数据和湿度数据、每个采样点的传感器插入土壤的深度,得到每个采样点的湿度数据变化速率因子;

噪声分析模块,用于获取每个采样点的湿度数据信号曲线,对每个采样点的湿度数据信号曲线进行分解,得到若干个不同频率的分量信号曲线,将每个分量信号曲线划分为若干个波动区间,根据每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的分布、每个分量信号曲线的频率、每个采样点的湿度数据变化速率因子、每个分量信号曲线中每个波动区间所有时刻的数据分布,得到每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度,根据每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度对每个采样点的湿度数据信号曲线进行滤波,得到每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线;

浇灌调控模块,用于根据每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线进行园林浇灌的调控;

每个采样点的湿度数据变化速率因子的获取方法包括:

将每个采样点的每个时刻的湿度数据与每个采样点的所有时刻的湿度数据的均值之间的差值,记为每个采样点的每个时刻的第一差值,将每个采样点的每个时刻的第一差值的平方记为每个采样点的每个时刻的第二差值,将每个采样点的每个时刻的温度数据与每个采样点的所有时刻的最大温度数据之间的比值,记为每个采样点的每个时刻的第一比值,将每个采样点的每个时刻的第二差值和每个采样点的每个时刻的第一比值之间的乘积结果,记为每个采样点的每个时刻的第一乘积值,将每个采样点的所有时刻的第一乘积值的均值,记为每个采样点的第一均值;

将每个采样点的温度传感器和湿度传感器插入土壤的深度与所有采样点的温度传感器和湿度传感器插入土壤的深度的最大值之间的比值,记为每个采样点的第二比值,将1减去每个采样点的第二比值的结果,记为每个采样点的第三差值;

将每个采样点的第一均值和每个采样点的第三差值之间的乘积结果,记为每个采样点的第二乘积值,对所有的采样点进行线性归一化,得到归一化后每个采样点的第二乘积值,将归一化后每个采样点的第二乘积值作为每个采样点的湿度数据变化速率因子;

每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度的获取方法包括:

获取每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵;

根据每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵、每个分量信号曲线的频率以及每个采样点的湿度数据变化速率因子,得到每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度;

将每个分量信号曲线的每个波动区间中所有时刻的最大数据与最小数据差值的绝对值,记为每个波动区间的极差值;

根据每个采样点对应的分量信号曲线中所有波动区间的极差值、每个波动区间中所有时刻对应的数据点切线的斜率、每个波动区间的时间间隔、每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度,得到每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度;

每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线的获取方法包括:

将每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度作为最优线性滤波器维纳滤波算法中噪声的功率谱密度,通过最优线性滤波器维纳滤波算法对每个采样点的湿度数据信号曲线进行滤波,得到每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线。

2.根据权利要求1所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述获取每个采样点的湿度数据信号曲线,对每个采样点的湿度数据信号曲线进行分解,得到若干个不同频率的分量信号曲线,将每个分量信号曲线划分为若干个波动区间,包括:将每个采样点所有时刻的湿度数据通过最小二乘法,得到每个采样点的湿度数据信号曲线,通过EMD信号分解算法对每个采样点的湿度数据信号数据曲线进行分解,得到若干个不同频率的分量信号曲线;

根据每个分量信号曲线中的极值点将每个分量信号曲线划分为若干个波动区间。

3.根据权利要求1所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述获取每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵,包括:获取每个采样点对应的每个分量信号曲线在每个时刻的数据,计算每个采样点对应的每个分量信号曲线所有相邻时刻之间的数据的差值,将所有相同的相邻时刻之间的数据的差值划分为一类,得到差值的若干个类别;

将每个采样点对应的每个分量信号曲线的每个类别中的数据个数与所有类别中的数据总个数之间的比值,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的每个类别的第三比值,将 记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的每个类别的第一数值,将每个采样点对应的每个分量信号曲线的所有类别的第一数值的累加和负数,作为每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵;

其中, 表示以2为底的对数函数。

4.根据权利要求1所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述根据每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵、每个分量信号曲线的频率以及每个采样点的湿度数据变化速率因子,得到每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度,包括:将每个采样点对应的每个分量信号曲线的所有类别的总个数记为 ,将 记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第二数值,将每个采样点对应的每个分量信号曲线的第二数值、每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有相邻时刻之间的数据差值的信息熵之间的乘积结果,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第三乘积值;

将每个采样点对应的每个分量信号曲线的频率记为 ,将 记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第三数值,将1减去每个采样点的湿度数据变化速率因子的结果,记为每个采样点的第四数值,将每个采样点对应的每个分量信号曲线的第三数值和每个采样点的第四数值之间的乘积结果,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第四乘积值,将每个采样点对应的每个分量信号曲线的第三乘积值、每个采样点的湿度数据变化速率因子之间的乘积结果,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第五乘积值;

将每个采样点对应的每个分量信号曲线的第四乘积值、每个采样点对应的每个分量信号曲线的第五乘积值之间相加和,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第五数值,对每个采样点对应的所有分量信号曲线的第五数值进行线性归一化,将归一化后每个采样点对应的每个分量信号曲线的第五数值,作为每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度;

其中, 表示以2为底的对数函数, 表示双曲线正切函数。

5.根据权利要求1所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述根据每个采样点对应的分量信号曲线中所有波动区间的极差值、每个波动区间中所有时刻对应的数据点切线的斜率、每个波动区间的时间间隔、每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度,得到每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度,包括:将每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间的时间间隔、每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有波动区间的时间间隔的均值之间差值的平方,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间的第四差值;

对每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有波动区间的极差值进行线性归一化,将归一化后每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间的极差值、每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间内所有时刻数据点的切线的斜率的均值的绝对值、每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间的第四差值之间的乘积结果,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线中每个波动区间的第六乘积值,将每个采样点对应的每个分量信号曲线中所有波动区间的第六乘积值的均值,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第二均值;

将每个采样点对应的每个分量信号曲线的第二均值、每个采样点对应的每个分量信号曲线含有的噪声程度之间的乘积结果,记为每个采样点对应的每个分量信号曲线的第七乘积值,将每个采样点对应的所有分量信号曲线的第七乘积值的均值,记为每个采样点的第六数值,对所有采样点的第六数值进行线性归一化,将归一化后每个采样点的第六数值作为每个采样点的湿度数据信号曲线的噪声强度。

6.根据权利要求1所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述根据每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线进行园林浇灌的调控,包括:将此时对应的时刻记为当前时刻,将当前时刻最接近的一次灌溉完之后的时刻记为上一次灌溉时刻;根据每个采样点滤波后的湿度数据信号曲线,获得当前时刻每个采样点的湿度数据和上一次灌溉时刻每个采样点的湿度数据;将当前时刻每个采样点的湿度数据与上一次灌溉时刻每个采样点的湿度数据之间的差值的绝对值,记为当前时刻的湿度数据衰减量;

根据每个采样点当前时刻的湿度数据衰减量、当前时刻和上一次灌溉时刻之间的时间间隔,预设理想湿度和当前时刻的湿度数据,得到当前时刻需要灌溉的湿度调节量;

通过当前时刻需要灌溉的湿度调节量对每个采样点附近区域进行浇灌,在浇灌过程中时刻观察采样点的湿度传感器获得的数据,当湿度数据等于当前时刻的湿度数据和当前时刻需要灌溉的湿度调节量之和时,则停止浇灌。

7.根据权利要求6所述一种园林智能浇灌调控系统,其特征在于,所述根据每个采样点当前时刻的湿度数据衰减量、当前时刻和上一次灌溉时刻之间的时间间隔,预设理想湿度和当前时刻的湿度数据,得到当前时刻需要灌溉的湿度调节量,包括:将当前时刻的湿度数据衰减量、当前时刻和上一次灌溉时刻之间的时间间隔之间的乘积结果,记为当前时刻的第一特征值,将预设理想湿度减去当前时刻的湿度数据之后的结果,记为当前时刻的第二特征值;根据当前时刻的第一特征值和第二特征值,获得当前时刻需要灌溉的湿度调节量;其中,当前时刻的第一特征值、当前时刻的第二特征值与当前时刻需要灌溉的湿度调节量呈正比。