一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法及系统

本申请涉及智能农业水肥调控，且更为具体地，涉及一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法及系统。

背景技术：

1、甘薯作为重要的粮饲兼用作物，其脱毒种苗的规模化快繁普遍采用水培育苗方式。水培苗缺乏土壤基质的养分缓冲与离子吸附能力，其氮、磷、钾等养分完全依赖循环营养液供给，而快繁苗的单批育苗周期通常仅十余天，养分供需关系变化剧烈；一旦供肥偏多即出现只长蔓不发根的徒长，供肥偏少则不定根发生迟缓、茎蔓细弱，直接影响移栽成活率。同时，产业化育苗槽长度往往达到数十米甚至上百米，依靠人工定期取样测配已无法兼顾全槽各区段的养分状态，有必要构建甘薯水培苗智能化水肥管控方法及系统，以实现营养液浓度的自动感知与精准调配。

2、现有的甘薯水培苗智能化水肥管控方法及系统，多是在储液池布设电导率、ph及离子浓度传感器，结合预设作物生长模型或强化学习算法解算出全局最优的水肥配比，再经母液泵与主循环泵将调配后的营养液统一注入槽体循环更新。此类方案将整条长距离水培槽视为集总参数系统，仅输出单一的全局动作，并隐含了动作即刻生效的假设。然而为避免水流剪切力撕裂甘薯苗脆弱的初生不定根，槽内循环流速被严格限制在极低区间，营养液浓度波自首端经平流与弥散输运至尾端需数十分钟乃至数小时，形成巨大的纯滞后时间；以集总动作去控制本质上属于分布参数系统的沿程时延对象，各区段长期处于不同的浓度相位，首端幼苗易因瞬时高浓度而遭受离子毒害烧苗，尾端幼苗则持续处于隐性缺素状态，规模化快繁的批次均一性与壮苗率难以保证。此外，即便沿槽分散注液，多个注液阀门共用同一母液干管，其动作窗口在时间轴上重叠时会引发瞬态压降与流速衰减，使各节点实际注入的母液体积系统性偏少，进而在槽体中部形成持续性的浓度凹陷带。

3、因此，期望一种优化的甘薯水培苗智能化水肥管控方案。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法及系统。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其包括：

3、s1，基于甘薯水培苗营养需求模型，对采集的水培槽原位监测数据流进行养分亏缺解析以得到全局水肥目标浓度标量；

4、s2，基于水培槽原位监测数据流中的主循环泵流速参数，对长距离水培槽几何尺寸向量进行一维空间离散与平流动力学映射以构建液流对流扩散偏微分方程模型；

5、s3，将全局水肥目标浓度标量作为首端激励注入液流对流扩散偏微分方程模型，对营养液浓度激波的沿程传播时延进行数值反演以得到时空相移特征矩阵；

6、s4，依据长距离水培槽几何尺寸向量标定的阀门坐标，对时空相移特征矩阵中沿程迟滞时间进行物理空间离散映射与分布式控制指令解耦以得到分布式注液提前量时间序列和各节点微流控脉冲体积指令；

7、s5，基于分布式注液提前量时间序列相控触发沿槽均布的微流控阀门，其中以各节点微流控脉冲体积指令控制母液注入量并以水培槽原位监测数据流反馈修正脉宽使异相注入母液在低流速循环液流中沿程叠加。

8、根据本申请的另一个方面，提供了一种甘薯水培苗智能化水肥管控系统，其包括：

9、养分亏缺解析模块，用于基于甘薯水培苗营养需求模型，对采集的水培槽原位监测数据流进行养分亏缺解析以得到全局水肥目标浓度标量；

10、液流输运建模模块，用于基于水培槽原位监测数据流中的主循环泵流速参数，对长距离水培槽几何尺寸向量进行一维空间离散与平流动力学映射以构建液流对流扩散偏微分方程模型；

11、时空相移反演模块，用于将全局水肥目标浓度标量作为首端激励注入液流对流扩散偏微分方程模型，对营养液浓度激波的沿程传播时延进行数值反演以得到时空相移特征矩阵；

12、分布式指令解耦模块，用于依据长距离水培槽几何尺寸向量标定的阀门坐标，对时空相移特征矩阵中沿程迟滞时间进行物理空间离散映射与分布式控制指令解耦以得到分布式注液提前量时间序列和各节点微流控脉冲体积指令；

13、相控注液执行模块，用于基于分布式注液提前量时间序列相控触发沿槽均布的微流控阀门，其中以各节点微流控脉冲体积指令控制母液注入量并以水培槽原位监测数据流反馈修正脉宽使异相注入母液在低流速循环液流中沿程叠加。

14、与现有技术相比，本发明提出一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法。其先由水培槽原位监测数据流解析出当前生长期下的养分亏缺程度，凝练为一个全局水肥目标浓度标量，明确全槽应当达到什么浓度；再依据槽体几何尺寸与主循环泵流速建立液流对流扩散偏微分方程模型，并以该目标浓度作为首端激励进行数值反演，求出浓度激波抵达沿程各处所需的迟滞时间，即时空相移特征矩阵，从而把看不见的输运时延变成可计算的相位量。进一步以阀门坐标为索引，将沿程迟滞时间解耦为各节点的注液提前量与脉冲体积指令，使原本单一的全局决策被拆解为一组时空同步的分布式动作。最终按提前量相控触发沿槽均布的微流控阀门并以监测数据反馈修正脉宽，使异相注入的母液在低流速循环液流中沿程叠加，在不提高流速、不改变养根微环境的前提下实现全槽浓度同步达标，消除首端烧苗与尾端缺素的沿程失配。

1.一种甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，步骤s2，包括：

3.根据权利要求1所述的甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，步骤s3，包括：

4.根据权利要求1所述的甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，步骤s4，包括：

5.根据权利要求1所述的甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，步骤s5，包括：

6.根据权利要求5所述的甘薯水培苗智能化水肥管控方法，其特征在于，步骤s52，包括：

7.一种甘薯水培苗智能化水肥管控系统，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的甘薯水培苗智能化水肥管控系统，其特征在于，所述相控注液执行模块，包括：