微灌管网设置方法及装置与流程

技术特征：
1.一种微灌管网设置方法，其特征在于，所述方法包括：将不规则地块划分为多个灌溉三角形，在每个所述灌溉三角形中确定出水桩的多个可选位置，计算每个可选位置对应的水力性能评价参数，基于所述水力性能评价参数从所述多个可选位置中确定出多个候选位置，所述水力性能评价参数用于指示使用微灌管网灌溉地块时的灌溉均匀性；计算每个所述灌溉三角形中所述出水桩的每个候选位置对应的经济评价参数，所述经济评价参数用于指示使用微灌管网灌溉地块所需的费用；基于所述经济评价参数，从所述多个候选位置中确定每个所述灌溉三角形中所述出水桩的目标设置位置；基于所述目标设置位置，在每个所述灌溉三角形中设置所述出水桩以及支管和毛管，所述支管与所述出水桩连接，所述毛管与所述支管连接，所述毛管上均匀设置有多个灌水器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将不规则地块划分为多个灌溉三角形，包括：获取所述不规则地块的n个顶点，n为大于3的正整数；依次将所述n个顶点中每个顶点与所述每个顶点的不相邻的n-2个顶点分别连线，得到n个划分方案，每个划分方案均包括共一个顶点的n-2个三角形；通过第一预设关系式计算每个划分方案下每个三角形的面积，所述第一预设关系式为：其中，s
i
代表第i个三角形的面积，(x1，y1)、(x2，y2)和(x3，y3)分别代表第i个三角形的三个顶点的坐标；通过第二预设关系式计算每个划分方案下任意两个三角形的面积差的绝对值，所述第二预设关系式为：d
ij
＝|s
i-s
j
|，其中，i＝1:(n-2)，j＝1:(n-2)，i＜j，s
j
表示第j个三角形的面积，s
i
表示第i个三角形的面积，d
ij
表示第i个三角形和第j个三角形的面积差；通过第三预设关系式计算每个划分方案的面积评价参数，所述第三预设关系式为：其中，i＝1:(n-2)，j＝1:(n-2)，i＜j，d
a
表示所述面积评价参数；将具有最小面积评价参数的划分方案对应的n-2个三角形确定为一级三角形；将所述一级三角形或对所述一级三角形进行划分得到的二级三角形作为所述灌溉三角形。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述水力性能评价参数为所述灌溉三角形中灌水器流量的偏差率；所述将不规则地块划分为多个灌溉三角形，在每个所述灌溉三角形中确定出水桩的多个可选位置，计算每个可选位置对应的水力性能评价参数，基于所述水力性能评价参数从所述多个可选位置中确定出多个候选位置，包括：步骤a1：在所述一级三角形中，设定所述出水桩的初始位置，设定支管的直径为第一直
径，所述初始位置为所述一级三角形中任一位置，所述第一直径为支管的可选直径中的第i个直径，所述可选直径包括n个可选的且随序号依次增大的直径，i为大于等于1且小于等于n的正整数，且初始值为1；步骤a2：基于所述初始位置和位置调节步长，确定所述一级三角形中所述出水桩的多个可选位置；步骤a3：基于每个可选位置以及所述第一直径，计算所述出水桩位于每个可选位置时所述一级三角形中灌水器流量的偏差率；步骤a4：基于所述一级三角形中灌水器流量的偏差率以及偏差率条件，确定所述多个可选位置中是否存在至少一个所述候选位置，若是，则执行步骤a5，否则执行a6；步骤a5：将所述一级三角形确定为所述灌溉三角形，将所述第一直径确定为所述一级三角形中支管的目标直径，并从所述多个可选位置中确定出所有的候选位置；步骤a6：调整支管的第一直径为所述可选直径中的第i 1个直径，并跳转至步骤a3，直至i 1大于n。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤a6中，当i 1大于n时，所述将不规则地块划分为多个灌溉三角形，在每个所述灌溉三角形中确定出水桩的多个可选位置，计算每个可选位置对应的水力性能评价参数，基于所述水力性能评价参数从所述多个可选位置中确定出多个候选位置，还包括：步骤a7：将所述一级三角形划分为m个面积相等的二级三角形，m为大于等于2的正整数，且初始值为2；步骤a8：依次确定每个所述二级三角形中是否存在至少一个所述候选位置，若每个所述二级三角形中均存在至少一个所述候选位置，则执行步骤a9，否则执行步骤a10；步骤a9：将每个所述二级三角形确定为所述灌溉三角形，并依次确定每个二级三角形中出水桩的多个可选位置中所有的候选位置；步骤a10：将m 1赋值给m，并跳转至步骤a7。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述经济评价参数为灌水年费用，所述计算每个所述灌溉三角形中所述出水桩的每个候选位置对应的经济评价参数，包括：通过第四预设关系式计算所述灌溉三角形的管网系统投资，所述第四预设关系式为：其中i代表年利率，m代表支管和毛管的使用寿命，l
l
和l
m
分别为灌溉三角形中毛管和支管的长度，p
l
和p
m
分别为灌溉三角形中毛管和支管的单价，s为灌溉三角形的面积，c
a
代表所述管网系统投资；将所述管网系统投资c
a
乘以第一比例得到所述灌溉三角形的管网维护费用c
m
；通过第五预设关系式计算所述灌溉三角形的能耗费用，所述第五预设关系式为：其中，c
e
代表所述能耗费用，n
p
为水泵功率，o
t
为满足灌溉需求的年灌溉时间，en
c
为电费，q
s
为支管进口流量，h0为支管进口
压力，e
p
为水泵效率，r
n
为净灌溉定额，eu为灌水均匀系数，由第六预设关系式计算得到，所述第六预设关系式为：其中，cv
m
为灌水器制造偏差，n为每株作物分摊的灌水器个数，为灌溉三角形中灌水器平均流量，q
min
为灌溉三角形中灌水器最小流量；通过第七预设关系式计算所述灌溉三角形的年水费，所述第七预设关系式为：c
w
＝r
g
p
w
，其中，c
w
代表所述年水费，p
w
为水价，r
g
为作物生育期毛灌溉定额，由第八预设关系式计算得到，所述第八预设关系式为：将所述管网系统投资c
a
、管网维护费用c
m
、所述能耗费用c
e
和所述年水费c
w
的和值作为所述灌水年费用；所述基于所述经济评价参数，从所述多个候选位置中确定每个所述灌溉三角形中所述出水桩的目标设置位置，包括：将每个所述灌溉三角形中具有最小灌水年费用的候选位置确定所述出水桩的目标设置位置。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在第一三角形中确定多个候选分干管连接点，所述第一三角形为被划分为多个二级三角形的一级三角形；通过第九预设关系式计算每个候选分干管连接点到所述第一三角形中任一出水桩的第一距离，所述第九预设关系式为：其中i＝1:m，d
noi
代表候选分干管连接点(x
n
，y
n
)到第i个出水桩的第一距离，m代表所述第一三角形中出水桩的总数；通过第十预设关系式计算任意两个第一距离的差值的绝对值，所述第十预设关系式为：s
ij
＝|d
noi-d
noj
|，其中，i＝1:m，j＝1:m，i＜j，s
ij
代表第i个第一距离与第j个第一距离的差值的绝对值；通过第十一预设关系式计算每个候选分干管连接点对应的第一压力均衡评价参数，所述第十一预设关系式为：其中，i＝1:m，j＝1:m，i＜j，s
a
代表所述第一压力均衡评价参数；将具有最小第一压力均衡评价参数的候选分干管连接点确定为目标分干管连接点；在所述第一三角形中各个出水桩与所述目标分干管连接点之间设置分干管。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述不规则地块中确定多个候选干管连接点；通过第十二预设关系式计算每个候选干管连接点对应的多个第二距离，所述第二距离包括所述候选干管连接点与任一分干管连接点之间的距离或所述候选干管连接点与任一
第二三角形中出水桩之间的距离，所述第二三角形为未被划分为二级三角形的一级三角形，所述第十二预设关系式为：其中i＝1：n-2，d'
noi
代表候选干管连接点(x'
n
，y'
n
)到点的第二距离，点代表任一分干管连接点或任一第二三角形中出水桩的位置，n代表不规则地块的顶点个数；通过第十三预设关系式计算任意两个第二距离的差值的绝对值，所述第十三预设关系式为：s'
ij
＝|d'
noi-d'
noj
|，其中，i＝1:n-2，j＝1:n-2，i＜j，s'
ij
代表第i个第二距离与第j个第二距离的差值的绝对值；通过第十四预设关系式计算每个候选干管连接点对应的第二压力均衡评价参数，所述第十四预设关系式为：其中，i＝1:n-2，j＝1:n-2，i＜j，s'
a
代表所述第二压力均衡评价参数；将具有最小的第二压力均衡评价参数的候选干管连接点确定为目标干管连接点；基于所述目标干管连接点，在所述不规则地块中布置干管。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每个所述灌溉三角形中设置所述出水桩以及支管和毛管，包括：设置所述支管自所述灌溉三角形中出水桩所在的位置起沿第一方向向所述灌溉三角形的边界延伸，所述第一方向与所述毛管的延伸方向垂直，所述毛管的延伸方向为根据作物种植方向确定；当所述支管延伸至与所述灌溉三角形的第一边相交时，设置所述支管沿第二方向延伸直至到达所述灌溉三角形的一个顶点，所述第一边为所述灌溉三角形的任一边，所述第二方向平行于所述第一边，且所述第二方向与所述第一方向的夹角为锐角；当所述支管延伸至与所述灌溉三角形的第一顶点相交时，所述支管截止，所述第一顶点为所述灌溉三角形的任一顶点。9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述不规则地块中多个高程测量点的高程信息；基于所述多个高程测量点的高程信息进行插值得到所述不规则地块中所有灌水器的高程信息；所述计算出水桩位于每个可选位置时所述一级三角形中灌水器流量的偏差率，包括：基于所述不规则地块中所有灌水器的高程信息、管段能量方程、管网节点流量连续方程和灌水器流量-压力关系式，计算所述一级三角形中每个灌水器的流量；基于所述一级三角形中每个灌水器的流量，计算所述一级三角形中灌水器流量的偏差率。10.一种微灌管网设置装置，其特征在于，所述装置包括：确定模块，用于将不规则地块划分为多个灌溉三角形，在每个所述灌溉三角形中确定出水桩的多个可选位置，计算每个可选位置对应的水力性能评价参数，基于所述水力性能
评价参数从所述多个可选位置中确定出多个候选位置，所述水力性能评价参数用于指示使用微灌管网灌溉地块时的灌溉均匀性；计算模块，用于计算每个所述灌溉三角形中所述出水桩的每个候选位置对应的经济评价参数，所述经济评价参数用于指示使用微灌管网灌溉地块所需的费用；所述确定模块，还用于基于所述经济评价参数，从所述多个候选位置中确定每个所述灌溉三角形中所述出水桩的目标设置位置；设置模块，用于基于所述目标设置位置，在每个所述灌溉三角形中设置所述出水桩以及支管和毛管，所述支管与所述出水桩连接，所述毛管与所述支管连接，所述毛管上均匀设置有多个灌水器。

技术总结
本申请提供一种微灌管网设置方法及装置，所述方法包括：将不规则地块划分为多个灌溉三角形，在每个所述灌溉三角形中确定出水桩的多个可选位置，计算每个可选位置对应的水力性能评价参数，基于所述水力性能评价参数从所述多个可选位置中确定出多个候选位置；计算每个所述灌溉三角形中所述出水桩的每个候选位置对应的经济评价参数；基于所述经济评价参数，从所述多个候选位置中确定每个所述灌溉三角形中所述出水桩的目标设置位置；基于所述目标设置位置，在每个所述灌溉三角形中设置所述出水桩以及支管和毛管。该方法能够有效简化不规则地块的管网设置，并确保管网灌溉均匀性较高，以及成本较低。以及成本较低。以及成本较低。


技术研发人员：王珍 张吉娜 李久生 栗岩峰 赵伟霞 孙章浩 郭艳红 孙嘉明
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/2/3