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专利号: 2025110963314
申请人: 长春光华学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:a)实时采集灌溉区域的水位信息、环境信息和气象数据信息;

b)根据获取的信息数据确定状态参数,包括当前水位 、农田渗透量P、有效降水系数、作物系数 、日降水量 和日蒸发量 ;

c)设定水位指标,包括最佳水位上限 、最佳水位下限 和最大蓄水量 ;

d)利用所述状态参数及所述水位指标构建描述灌溉区域水位变化的水位动态模型;

e)利用所述水位动态模型求解灌溉量 和排水量 ;

f)以灌溉区域水位保持水位在最佳生长水位范围内,且蓄水量不超过所述最大蓄水量作为灌溉决策目标,构建用于控制灌溉区域的所述灌溉量 和所述排水量 的控制模型;

g)利用所述控制模型制定对灌溉区域的灌溉决策,以满足所述灌溉决策目标。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,所述水位动态模型的表达式为: ;其中,t表示为天数,当t=1时为当天; 为灌溉量; 为排水量。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,所述控制模型包括以下灌溉决策规则:规则一,当 时,对灌溉区域进行灌溉;

规则二,当 时,对灌溉区域进行排水;

规则三,当 ,且 时,对灌溉区域进行排水;

规则四,当 ,且 时,对灌溉区域进行灌溉;

其中, 表示为第 天后的预测水位, 。

4.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,当满足所述规则一时,灌溉量 的计算方法为:;其中,

表示为取0和

中的最大值。

5.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,当满足 所述规 则二 或所述 规则 三时,排水量 的 计算方 法为 :;其中, 表示为取0和 中的最大值。

6.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,当满足所述规则四时,灌溉量 的计算方法为: ;其中,表示为取0和 中的最大值。

7.根据权利要求3所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,第 天后的预测水位 利用离散化模型进行求解,求解流程包括以下步骤:利用当前水位 及所述水位动态模型求解下一天的预测水位 ,计算公式为:;

利用预测水位 及所述水位动态模型求解下一天的预测水位 ,计算公式为: ;

以此类推,利用预测水位 及所述水位动态模型求解第 天的预测水位,计算公式为: 。

8.根据权利要求1所述的一种基于数据分析的灌溉管道系统优化设计方法,其特征在于,所述有效降水系数 根据日降雨量进行确定,具体为:当日降雨量<10mm时为小雨,所述有效降水系数 取 0;

当日降雨量介于10~25mm时为中雨,当日降雨量介于25~50mm时为大雨,为中雨和大雨时的所述有效降水系数 取0.8~1.0;

当日降雨量介于50~100mm时为暴雨;当日降雨量介于100~250mm时为大暴雨;当日降雨量>250mm时为特大暴雨;为暴雨、大暴雨及特大暴雨时的所述有效降水系数 取0.7~0.8。