蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统的制作方法

本发明涉及农业自动化控制，具体为蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统。

背景技术：

1、蝴蝶兰切花是指以采收花枝为目的的蝴蝶兰商业化生产模式，要求花梗长直、花序整齐、瓶插期长，对根系通气性与水肥一致性要求极高；潮汐式循环灌溉是一种模拟自然潮汐涨落原理，通过底部供水使栽培基质周期性淹没与排空，并配合肥水回收消毒实现闭路循环的设施农业灌溉技术。

2、目前，由于蝴蝶兰切花在高保水性纯椰糠基质中进行规模化潮汐式栽培涉及复杂的物理、化学及生物学耦合过程，现有的通用型灌溉管控模式在应对此类特殊种植场景时，难以实时捕捉基质内部因毛细作用产生的水分纵向迁移阻滞现象，当基质深层与表层的湿润进程出现不同步，容易造成根系长期处于缺氧、干旱的胁迫边缘，无法保障植株吸水吸肥的均衡性。

3、因此，现提出蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统，解决了上述背景技术中提出的容易造成根系长期处于缺氧、干旱的胁迫边缘，无法保障植株吸水吸肥的均衡性问题。

2、为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统，所述系统包括基质潮位端、离子平衡端和花期适配端；

3、所述基质潮位端用于通过设定纯椰糠基质在潮汐灌溉下的毛细浸润阈值，制定潮汐循环标准参数，实时追踪基质内部液相分布状态，判断实际浸润高度是否偏离毛细浸润阈值，并在出现偏离后动态修正潮汐周期，所得浸润状态数据同步作为后端运行基准；

4、所述离子平衡端用于通过基质潮位端输出的潮汐循环标准参数与实时浸润状态，采集纯椰糠基质渗出液的理化特征，匹配对应生育期蝴蝶兰切花根系环境的离子浓度基准，计算离子富集偏移量，判断盐分累积异常，并在离子浓度超标时触发循环换水策略，所得离子环境数据同步作为花期适配端输入依据；

5、所述花期适配端用于结合基质潮位端的浸润状态数据、离子平衡端的离子环境数据，采集蝴蝶兰切花的形态发育数据，对生长阶段进行分阶设定，自动匹配各阶段需水需肥规律，计算水肥管控偏离值，基于多阶段偏离值动态评估切花品质。

6、优选的，所述基质潮位端包括浸润阈值模块、潮汐周期模块和毛细追踪模块；

7、所述浸润阈值模块包括阈值设定单元、循环基准单元和生育阶段单元；

8、所述阈值设定单元用于设定蝴蝶兰切花全生育期内纯椰糠基质在不同生长阶段的毛细浸润阈值；

9、所述循环基准单元用于制定潮汐循环标准参数，潮汐循环标准参数包括标准状态下纯椰糠基质的单次灌水量、潮汐维持时长、回落排空时长、基质饱和含水率和根系呼吸窗口期；

10、所述生育阶段单元用于根据不同生长阶段的蝴蝶兰切花设定不同的潮汐响应参数。

11、优选的，所述潮汐周期模块包括节律划分单元和浸润偏差单元；

12、所述节律划分单元用于在蝴蝶兰切花栽培区域内设定虚拟的潮汐时序网格，将单个潮汐灌溉周期划分为快速浸润阶段、静态持水阶段和重力排空阶段，并通过自然数列顺序将三个阶段的进程节点进行序号排列；

13、所述浸润偏差单元用于通过分布式数据采集点实时获取纯椰糠基质内部的实际浸润高度，通过对比分析法实时计算同一时刻不同深度含水量数据之间的梯度差异，当底层与表层含水量差值处于预设的梯度允许范围内，则判断基质浸润状态均匀，当底层与表层含水量差值超出预设的梯度允许范围，则判断基质出现浸润断层。

14、优选的，所述毛细追踪模块包括周期修正单元和节律预警单元；

15、所述周期修正单元用于采集当前潮汐周期内的浸润状态数据，所述浸润状态数据包含纯椰糠基质不同深度的含水量数据及对应的实际浸润高度，对前述数据进行离散度计算，当离散度计算结果为零，则判断基质内部水分分布完全均匀，当离散度计算结果不为零，则判断存在水分分布差异，当存在三个及以上数据采集点的含水量数据及实际浸润高度趋于一致时，则将潮汐维持时长统一修正至与稳定数据匹配的时长，当各采集点数据波动无规律，则将潮汐维持时长统一修正至与历史最优灌溉时长的均值相匹配；

16、所述节律预警单元用于当实际浸润高度判断基质浸润断层持续存在时，上报系统发出逻辑阻断指令，提醒潮汐式循环灌溉智能管控系统存在水力传导异常。

17、优选的，所述离子平衡端包括渗出液追踪模块、离子检测模块和洗盐策略模块；

18、所述渗出液追踪模块包括液样采集单元和离子基准单元；

19、所述液样采集单元用于通过虚拟采样点实时监控潮汐灌溉后纯椰糠基质底部渗出液的积聚状态，并利用时间戳技术标记每次潮汐循环的渗出液样本；

20、所述离子基准单元用于根据潮汐循环标准参数得到对应生育期蝴蝶兰切花根系环境的离子浓度基准，基准参数涵盖电导率阈值、ph值缓冲区间和关键离子摩尔浓度比。

21、优选的，所述离子检测模块包括离子富集单元和累积预警单元；

22、所述离子富集单元用于基于渗出液追踪模块输出的渗出液样本及离子浓度基准，提取当前采样时刻与上一采样时刻的离子浓度变化率、阴阳离子消长比例、有机酸根与无机离子的络合趋势参数，构建离子浓度漂移矢量，计算得到离子富集偏移量，将漂移矢量与安全漂移区间进行比对，当离子富集偏移量未落在安全漂移区间的下限值至上限值构成的闭区间范围内，则判断纯椰糠基质出现盐分累积异常，当处于区间内，则判断离子环境正常；

23、所述累积预警单元用于当纯椰糠基质出现离子失衡时，上报系统发出逻辑阻断指令，提醒根系环境出现盐胁迫风险。

24、优选的，所述洗盐策略模块包括置换执行单元和效果比对单元；

25、所述置换执行单元用于根据计算得到的离子富集偏移量实时调整潮汐灌溉的换水频率与补液配方，通过引入低离子水进行基质淋洗置换，生成包含离子浓度、ph值、电导率的离子环境数据并同步推送至花期适配端；

26、所述效果比对单元用于将调整后的离子环境数据与调整前的离子环境数据进行变化趋势比对，当变化趋势指向离子浓度基准收敛，则表示洗盐策略有效，当变化趋势背离离子浓度基准，则表示洗盐策略无效，启动备用淋洗方案，直至离子浓度回归安全区间，并在连续多次洗盐无效时，上报系统发出逻辑阻断指令，提醒反馈人工介入进行基质更换评估。

27、优选的，所述花期适配端包括形态分阶模块、需肥匹配模块和档案记录模块；

28、所述形态分阶模块包括图像解析单元和阶段标定单元；

29、所述图像解析单元用于基于可见光成像采集结果，对蝴蝶兰切花的表型特征进行实时解译，提取形态发育数据；

30、所述阶段标定单元用于对蝴蝶兰切花的生长发育进程进行阶段分阶设定，为匹配各阶段需水需肥规律提供标定依据，阶段分阶设定是将全生育期划分为营养生长期、生殖转化期、花蕾膨大期和货架保鲜期，并通过自然数列对四个阶段进行序号排列，排列按照生长发育的先后顺序进行。

31、优选的，所述需肥匹配模块包括生长关联单元和权重计算单元；

32、所述生长关联单元用于通过生长关联算法，基于形态分阶模块输出的生长阶段标定结果，提取对应阶段蝴蝶兰切花的生物量积累基数、环境积温需求、形态建成目标参数及当前时刻生长冗余度参数，构建生长与环境响应的关联系数；

33、所述权重计算单元用于通过资源分配算法，基于不同生长阶段的同化物分配优先级及各生长阶段的需水需肥规律，计算生殖生长阶段相较于营养生长阶段的资源分配权重系数，结合所述关联系数构建花期发育预测规律，输出当前灌溉施肥策略与对应阶段需水需肥规律的匹配度及水肥管控偏离值，当当前灌溉施肥策略未同时满足匹配度不低于预设置信水平、水肥管控偏离值处于允许区间的要求，则上报系统发出逻辑阻断指令，提醒灌溉策略与花期需求脱节，反馈人工处理。

34、优选的，所述档案记录模块包括数据归档单元和品质溯源单元；

35、所述数据归档单元用于通过数据存储接口实时接收蝴蝶兰切花全生育期的潮汐灌溉管控数据结果，数据结果包括每次潮汐的时间戳、浸润深度、离子浓度变化曲线、水肥管控偏离值、多阶段偏离值动态和形态学照片；

36、述品质溯源单元用于根据归档数据中的多阶段偏离值动态、浸润状态数据及离子环境数据对每一批次蝴蝶兰切花进行品质等级评估，当管控数据全程处于标准区间内且形态指标优异，则判定该批次切花为优等品，当管控数据出现间歇性异常但经修复后形态达标，则判定该批次切花为一等品，当管控数据出现持续性异常且形态指标受损，则判定该批次切花为不合格品，并将评估结果绑定至产品溯源码，存入全生育期品质溯源数据库。

37、与现有技术相比，本发明提供了蝴蝶兰切花纯椰糠基质专用潮汐式循环灌溉智能管控系统，具备以下有益效果：

38、1.本发明中，通过设定纯椰糠基质在不同生长阶段的毛细浸润阈值，并制定潮汐循环标准参数，保证不同生育期基质水肥管理的针对性，同时实时追踪基质内部的实际浸润高度与液相分布状态，能够实时检测基质深层与表层是否出现湿润进程不同步的浸润断层问题，保证基质浸润状态的均匀性，降低根系同时面临缺氧与干旱双重胁迫的风险。

39、2.本发明中，通过计算离子富集偏移量，实时判断纯椰糠基质是否出现盐分累积异常，使得系统能够降低根系环境离子浓度漂移的风险，且在盐分累积异常时，能够基于离子浓度基准实时触发循环换水策略及淋洗置换方案，使得离子环境数据回归安全区间，保证基质离子环境的稳定性。

40、3.本发明中，通过自动对生长阶段进行分阶设定，实时匹配各阶段需水需肥规律，根据不同生长阶段的水肥管控偏离值及多阶段偏离值动态对切花品质进行实时评估，使得系统能够针对不同批次实现多阶段分阶的准确管控，降低灌溉施肥策略与花期实际需求脱节的情况，提高蝴蝶兰切花成品的整齐度与优质率。