一种基于大数据的绿地养护管理系统及方法与流程

本发明涉及绿地养护，具体是一种基于大数据的绿地养护管理系统及方法。

背景技术：

1、目前，采用自动化喷灌系统实现植被灌溉已在城市绿地养护领域得到了应用，即在绿地内按一定间距布设固定式或者旋转式喷头，通过控制器预设喷洒半径，并结合土壤湿度传感器调节电磁阀通断时间，以此完成水分补给。

2、然而，在实际应用中，喷头间距往往是基于理想工况进行设计；尤其是在不规则形状绿地固定参数的喷头无法使喷洒落点与植被实际边界精确匹配，喷洒半径过小时会出现喷洒不均的情况；喷洒半径过大时水体常洒落至道路或行人通行区域，既造成水资源浪费又影响公共通行体验。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据的绿地养护管理系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的绿地养护管理方法，该绿地养护管理方法包括：

3、通过布设在绿地范围内的喷淋单元对绿地执行首轮灌溉操作，当首轮灌溉操作结束时，通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据，并结合绿地地形图，生成绿地土壤湿度分布图；

4、根据所述绿地土壤湿度分布图划分灌溉盲区，并提取所述灌溉盲区的地形数据，将所述灌溉盲区的地形数据下发至移动式喷淋养护设备；

5、移动式喷淋养护设备根据所述灌溉盲区的地形数据，计算进行喷淋作业的停靠点位，并根据计算的停靠点位生成喷淋作业路线；

6、移动式喷淋养护设备沿生成的作业路线依次抵达各灌溉盲区，根据当前灌溉盲区的地形数据匹配对应的喷淋参数；

7、移动式喷淋养护设备调用所述喷淋参数，对当前灌溉盲区进行喷淋作业。

8、进一步的，通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据，并结合绿地地形图，生成绿地土壤湿度分布图包括：

9、提取绿地地形图中标记的绿地地块边界，将绿地地块边界按照预设的空间尺度划分为若干个网格单元，每个网格单元存储对应的单元信息；所述单元信息包括网格单元的边界坐标、植被类型和占地面积；

10、通过绿地内部部署的土壤湿度传感器对网格单元的土壤湿度进行逐一采集，将采集到的土壤湿度与对应网格单元进行关联绑定；

11、提取每个网格单元的土壤湿度值，将所述土壤湿度值按照从大到小进行排序；根据网格单元所记载的植被类型，调取所述植被类型对应的土壤湿度阈值，根据所述土壤湿度阈值将排序后的土壤湿度值划分为第一湿度区间和第二湿度区间；其中，所述第一湿度区间的土壤湿度值大于土壤湿度阈值，即土壤湿度达标；所述第二湿度区间的土壤湿度值小于土壤湿度阈值，即土壤湿度未达标；

12、将土壤湿度值处于第二湿度区间的网格单元进行高亮显示，将土壤湿度值处于第一湿度区间的网格单元进行常规标注，并将处理后的网格单元按照边界坐标进行排布拼接，得到绿地土壤湿度分布图；

13、本发明通过将绿地地形图网格化，并结合土壤湿度传感器的实测数据，构建了高精度的土壤湿度空间分布图，使得湿度数据不再是孤立的点数据，而是与具体地理位置、植被类型绑定的面数据，为后续精准识别灌溉盲区提供了可靠的数据基础；同时，通过将湿度值按植被类型对应的阈值进行分段，并以高亮方式直观表示湿度未达标区域，大幅提升了灌溉决策的直观性和准确性，避免了因植被需水特性不同而导致的误判。

14、进一步的，根据所述绿地土壤湿度分布图划分灌溉盲区，并提取所述灌溉盲区的地形数据，将所述灌溉盲区的地形数据下发至移动式喷淋养护设备包括：

15、在绿地土壤湿度分布图中提取高亮显示的网格单元，将位置相邻且植被类型相同的所述网格单元划分为同一灌溉盲区，并为每一处灌溉盲区分配唯一的盲区标识；

16、统计每一处灌溉盲区所包含的网格单元的总占地面积；以构成每一处灌溉盲区的网格单元的外边界坐标为依据，将所述灌溉盲区的最外侧网格边缘线进行闭合连接，得到所述灌溉盲区的边界轮廓；

17、将每一处灌溉盲区的总占地面积、边界轮廓和植被类型与对应的盲区标识进行绑定，得到每一处灌溉盲区的地形数据，并将所述地形数据统一下发至移动式喷淋养护设备；

18、本发明在土壤湿度分布图的基础上，通过空间位置相邻性和植被类型一致性这两个条件来划分灌溉盲区，确保了每个盲区内部具有均一的灌溉需求，避免了盲目合并导致的水量浪费或灌溉不足；同时，通过提取盲区的边界轮廓和占地面积等关键地形数据，将不规则的绿地盲区转化为可量化的几何参数，为移动式喷淋设备的路径规划和停靠点位计算提供了标准化的数据输入，有效衔接了感知与执行环节。

19、进一步的，移动式喷淋养护设备根据所述灌溉盲区的地形数据，计算进行喷淋作业的停靠点位包括：

20、移动式喷淋养护设备调取全部灌溉盲区对应的地形数据，并同步调取常规标注的网格单元，将所述网格单元记为禁行区域；

21、根据每一处灌溉盲区的边界轮廓的边界坐标，计算所述灌溉盲区的几何中心，记为盲区中心o；根据每一处灌溉盲区的总占地面积，计算完整覆盖所述灌溉盲区所需的最小喷淋半径r；

22、调取所述绿地地形图中所述灌溉盲区周边的可通行场地信息，提取可通行场地与所述灌溉盲区距离最近的外侧边界线，将所述外侧边界线作为停靠基准线l；从盲区中心o向停靠基准线l作垂线，所述垂线与停靠基准线l的交点记为垂足p；

23、测量所述垂足p与盲区中心o的直线距离，以垂足p为中心点，沿所述垂线方向向可通行场地侧延伸预设的设备停靠安全距离，得到初始停靠点位；

24、对所述初始停靠点位所处的区域进行校验，若所述初始停靠点位未落入禁行区域范围内，则将所述初始停靠点位标记为待确认停靠点位；若所述初始停靠点位位于禁行区域范围内，则沿停靠基准线l的延伸方向将所述初始停靠点位进行平移，直至所述初始停靠点位完全移出禁行区域，得到待确认停靠点位；

25、以所述待确认停靠点位为圆心，根据对应灌溉盲区的最小喷淋半径r绘制喷淋覆盖区域，校验所述喷淋覆盖区域是否完整覆盖所述灌溉盲区的边界轮廓；若校验通过，则将所述待确认停靠点位记为所述灌溉盲区的喷淋作业停靠点位；若校验不通过则通过调整喷淋半径r和喷淋水压直至喷淋覆盖区域完整覆盖所述灌溉盲区的边界轮廓，将所述待确认停靠点位记为所述灌溉盲区的喷淋作业停靠点位，并记录对应的喷淋半径r和喷淋水压；

26、本发明设计了一种科学的停靠点位计算方法，通过几何计算与安全约束相结合，自动生成最优停靠点；该方法不仅保证了喷淋范围能够完整覆盖整个盲区，还通过动态调整喷淋半径和水压，最大限度地适应了各种不规则形状的盲区，解决了固定式喷头喷洒不均或喷洒越界的问题；同时，对停靠点进行禁行区域校验和覆盖完整性校验，确保了方案的可行性和作业质量。

27、进一步的，根据计算的停靠点位生成喷淋作业路线包括：

28、调取全部灌溉盲区对应喷淋作业的停靠点位、绿地地形图记载的可通行场地分布范围、禁行区域的坐标范围和移动式喷淋养护设备的初始待机点位；

29、以所述初始待机点位作为喷淋作业路线的起始点位，以起始点位为基准，分别计算起始点位与所有停靠点位之间的可通行路径长度，选取可通行路径长度最短的一处停靠点位作为下一停靠点位；

30、对下一停靠点位标注作业序号后，将所述停靠点位更新为当前停靠点位，重复执行可通行路径长度的计算、下一停靠点位的选取和作业序号的标注，直至全部停靠点位均标注作业序号后，按照标注的作业序号先后顺序，依次绘制相邻两个停靠点位之间的可通行路径，得到移动式喷淋养护设备的喷淋作业路线；

31、本发明以最短通行路径优先原则，为移动式喷淋设备规划出全局最优或近似最优的作业顺序和行驶路线，这显著缩短了设备在多个盲区之间的转移距离和时间，降低了能耗，提升了作业效率；同时，该规划过程充分考虑了可通行场地和禁行区域等实际地形约束，确保了生成的路线不仅理论最优，而且在现实中完全可执行，避免了设备陷入无法通行的区域。

32、进一步的，移动式喷淋养护设备沿生成的作业路线依次抵达各灌溉盲区，根据当前灌溉盲区的地形数据匹配对应的喷淋参数包括：

33、移动式喷淋养护设备沿喷淋作业路线行进至当前灌溉盲区对应的停靠点位后，调取所述灌溉盲区的地形数据；

34、根据调取的所述地形数据和对应的盲区编号，匹配对应的喷淋参数；其中，所述喷淋参数包括最小喷淋半径和喷淋水压；

35、本发明实现了喷淋参数与灌溉盲区地形数据的自动匹配，当设备抵达指定停靠点后，系统能根据预存的地形数据，直接调取包括喷淋半径和水压在内的最优作业参数；这种一点一策的控制模式，确保了每个盲区都能获得为其量身定制的灌溉方案，既保证了灌溉效果，又避免了水资源浪费，实现了从宏观规划到微观执行的闭环控制。

36、进一步的，移动式喷淋养护设备调用所述喷淋参数，对当前灌溉盲区进行喷淋作业包括：

37、移动式喷淋养护设备在当前灌溉盲区对应喷淋作业的停靠点位完成驻停定位后，调用匹配的喷淋参数，根据所述喷淋参数对应设置移动式喷淋养护设备的最小喷淋半径和喷淋水压；

38、移动式喷淋养护设备根据最小喷淋半径和喷淋水压，启动喷淋装置执行喷淋作业，喷淋作业完成后关闭喷淋装置，沿喷淋作业路线行进至下一灌溉盲区；直至执行完所有灌溉盲区的喷淋作业后，所述移动式喷淋养护设备返回至起始点位；

39、本发明明确了移动式喷淋设备在执行作业时的自动化流程，包括驻停、参数设置、启动喷淋、完成关闭和自动转场；这一系列操作的自动化，确保了整个补充灌溉过程无需人工干预，降低了人力成本；同时，设备在完成所有任务后自动返回起始点，便于集中管理和维护，提升了整套系统的智能化水平。

40、进一步的，为了更好地实现上述方法还提供了一种基于大数据的绿地养护管理系统，该绿地养护管理系统包括：数据采集模块、湿度图生成模块、灌溉盲区识别模块、停靠点位计算模块、作业路线生成模块、喷淋参数匹配模块、喷淋作业执行模块；

41、数据采集模块，用于通过布设在绿地范围内的喷淋单元执行首轮灌溉操作，在首轮灌溉操作结束时，通过土壤湿度传感器采集土壤湿度数据，并获取绿地地形图；

42、湿度图生成模块，用于根据所述土壤湿度数据和绿地地形图，生成绿地土壤湿度分布图；

43、灌溉盲区识别模块，用于根据所述绿地土壤湿度分布图划分灌溉盲区，提取所述灌溉盲区的地形数据，并将所述地形数据下发至移动式喷淋养护设备；

44、停靠点位计算模块，用于根据所述灌溉盲区的地形数据，计算进行喷淋作业的停靠点位；

45、作业路线生成模块，用于根据计算的停靠点位，生成喷淋作业路线；

46、喷淋参数匹配模块，用于在移动式喷淋养护设备沿所述喷淋作业路线抵达当前灌溉盲区后，根据当前灌溉盲区的地形数据匹配对应的喷淋参数；

47、喷淋作业执行模块，用于调用所述喷淋参数，对当前灌溉盲区进行喷淋作业。

48、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

49、1、本发明通过首轮灌溉后采集土壤湿度并融合地形图生成高精度湿度分布图，结合网格化处理和植被类型阈值，实现了灌溉盲区的精准识别与划分，为后续补充灌溉提供了可靠的数据基础。

50、2、本发明采用移动式喷淋养护设备，根据盲区地形数据自动计算最优停靠点位和全局作业路线，并通过禁行区域校验和覆盖完整性校验，确保了喷淋范围完整覆盖盲区且不干扰通行区域，有效解决了固定喷头喷洒不均及越界洒水问题。

51、3、本发明实现了喷淋参数与盲区地形的自动匹配和调用，设备沿规划路线依次完成各盲区喷淋后自动返回，全程无需人工干预，显著提升了绿地养护的智能化水平和水资源利用效率。