本發(fā)明涉及屋頂植物種植設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉方法、控制裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來隨著海綿城市的不斷推廣和發(fā)展，城市居民的居住環(huán)境正在向更生態(tài)、更綠色、更環(huán)保、更節(jié)能的方向發(fā)展。其中，綠色屋頂不僅對(duì)拓展城市綠色空間面積、改善空氣質(zhì)量、美化城市景觀有積極作用，而且對(duì)緩解城市熱島效應(yīng)、減小屋頂溫度波動(dòng)幅度、降低頂層房間空調(diào)能耗也有積極的作用。因此建設(shè)綠色屋頂已經(jīng)成為建設(shè)海綿城市的重要組成部分。

但由于屋頂水分的蒸騰速率受到光照和風(fēng)速的影響較大，因此屋頂各處土壤的濕度相差較大?，F(xiàn)有的灌溉方法一般通過根據(jù)屋頂中心處的濕度值來對(duì)整個(gè)屋頂同時(shí)進(jìn)行澆灌。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中濕度監(jiān)測(cè)無代表性、整體灌溉而浪費(fèi)水資源的技術(shù)問題。

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉方法，該方法包括以下步驟：

S1、獲取屋頂上所有監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息，每個(gè)所述濕度信息包括多個(gè)濕度值；

通過如下公式計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述濕度信息對(duì)應(yīng)的平均濕度w：

其中，K表示每個(gè)濕度信息中濕度值的數(shù)目；w_i表示第i個(gè)濕度值；x_i表示第i個(gè)濕度值對(duì)應(yīng)的權(quán)重；

S2、判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度是否小于預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)濕度，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1；

S3、對(duì)待灌溉的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行澆灌，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

其中，在所述步驟S1和S2之間還執(zhí)行以下步驟：

S4、判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度是否大于預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)濕度，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S5，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S2；

S5、停止?jié)补?，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

其中，在執(zhí)行所述步驟S3之后，且在跳轉(zhuǎn)執(zhí)行所述步驟S1之前還還執(zhí)行以下步驟：

S4’、判斷灌溉時(shí)間是否小于預(yù)設(shè)時(shí)間，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S5’；

S5’、停止灌溉，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

其中，還包括以下步驟：根據(jù)每個(gè)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域的植被類型，為每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度匹配對(duì)應(yīng)的第一基準(zhǔn)濕度和第二基準(zhǔn)濕度。

本發(fā)明還提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置，該裝置包括獲取單元、計(jì)算單元和第一判斷單元：

所述獲取單元，用于獲取屋頂上所有監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息，每個(gè)所述濕度信息包括多個(gè)濕度值；

所述計(jì)算單元，用于通過如下公式計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述濕度信息對(duì)應(yīng)的平均濕度w：

其中，K表示每個(gè)濕度信息中濕度值的數(shù)目；w_i表示第i個(gè)濕度值；x_i表示第i個(gè)濕度值對(duì)應(yīng)的權(quán)重；

所述第一判斷單元，用于判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度是否小于預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)濕度，若是則對(duì)待灌溉的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行澆灌。

其中，還包括第二判斷單元，所述第二判斷單元用于判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度是否大于預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)濕度，若是則停止?jié)补唷?/p>

其中，還包括第三判斷單元，所述第三判斷單元用于判斷灌溉時(shí)間是否小于預(yù)設(shè)時(shí)間，若是則停止?jié)补唷?/p>

其中，還包括輸入單元，所述輸入單元用于根據(jù)每個(gè)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域的植被類型，為每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的所述平均濕度匹配對(duì)應(yīng)的第一基準(zhǔn)濕度和第二基準(zhǔn)濕度。

本發(fā)明還提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括綠色屋頂灌溉裝置以及上述所述的基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置，所述綠色屋頂灌溉裝置包括儲(chǔ)水箱、滲水管、水泵和閥門，每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中均埋設(shè)有所述滲水管，每個(gè)所述滲水管均通過所述水泵與所述儲(chǔ)水箱連通，每個(gè)滲水管的進(jìn)口處均設(shè)有所述閥門，每個(gè)所述滲水管的周向均開設(shè)有多個(gè)滲水孔，所述水泵和每個(gè)所述閥門均與所述第一判斷單元電連接。

其中，所述儲(chǔ)水箱的進(jìn)口與屋頂?shù)呐潘艿赖某隹谶B通。

本發(fā)明通過將屋頂劃分為多個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域，對(duì)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域不同位置的濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中的加權(quán)平均濕度來控制灌溉裝置的啟閉，不僅提高了濕度檢測(cè)的準(zhǔn)確性，而且實(shí)現(xiàn)了分區(qū)域灌溉既保證了各個(gè)區(qū)域的澆灌需求，還節(jié)約了水資源，提高了水資源利用率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的另一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置的示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

1、儲(chǔ)水箱；2、水泵；3、滲水管；3-1、滲水孔；4、閥門；5-1、濕度傳感器；5-2、計(jì)算單元；5-3、第一判斷單元。

具體實(shí)施方式

為使發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合發(fā)明中的附圖，對(duì)發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诎l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在發(fā)明中的具體含義。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉方法，該方法包括以下步驟：

S1、獲取屋頂上所有監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息，每個(gè)濕度信息包括多個(gè)濕度值；

通過如下公式計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息對(duì)應(yīng)的平均濕度w：

其中，K表示每個(gè)濕度信息中濕度值的數(shù)目；w_i表示第i個(gè)濕度值；x_i表示第i個(gè)濕度值對(duì)應(yīng)的權(quán)重；

S2、判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度是否小于預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)濕度，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1；

S3、對(duì)待灌溉的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行澆灌，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

如圖1所示，在步驟S1和S2之間還執(zhí)行以下步驟：

S4、判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度是否大于預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)濕度，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S5，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S2；

S5、停止?jié)补啵⑻D(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

除了采用步驟S4來確定何時(shí)停止?jié)补嘁酝?，還可以采用如下方式，如圖2所示，在在執(zhí)行步驟S3之后，且在跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1之前還還執(zhí)行以下步驟：

S4’、判斷灌溉時(shí)間是否小于預(yù)設(shè)時(shí)間，若是則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S3，若否則跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S5’；

S5’、停止?jié)补?，并跳轉(zhuǎn)執(zhí)行步驟S1。

另外，還包括以下步驟：根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的植被類型，為每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度匹配對(duì)應(yīng)的第一基準(zhǔn)濕度和第二基準(zhǔn)濕度。

實(shí)施例2

如圖3所示，本發(fā)明還提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置，該裝置包括獲取單元、計(jì)算單元、第一判斷單元、輸入單元和匹配單元：

獲取單元，用于獲取屋頂上所有監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息，每個(gè)濕度信息包括多個(gè)濕度值；

計(jì)算單元，用于通過如下公式計(jì)算每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的濕度信息對(duì)應(yīng)的平均濕度w：

其中，K表示每個(gè)濕度信息中濕度值的數(shù)目；w_i表示第i個(gè)濕度值；x_i表示第i個(gè)濕度值對(duì)應(yīng)的權(quán)重；

第一判斷單元，用于判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度是否小于預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)濕度，若是則對(duì)待灌溉的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行澆灌；

輸入單元，用于根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的植被類型，為每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度匹配對(duì)應(yīng)的第一基準(zhǔn)濕度和第二基準(zhǔn)濕度。

另外，還包括第二判斷單元，第二判斷單元用于判斷每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域的平均濕度是否大于預(yù)設(shè)的第二基準(zhǔn)濕度，若是則停止?jié)补唷?/p>

另外，還包括第三判斷單元，第三判斷單元用于判斷灌溉時(shí)間是否小于預(yù)設(shè)時(shí)間，若是則停止?jié)补唷?/p>

實(shí)施例3

如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括綠色屋頂灌溉裝置以及上述的基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置，綠色屋頂灌溉裝置包括儲(chǔ)水箱1、滲水管3、水泵2和閥門4，每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中均埋設(shè)有滲水管3，每個(gè)滲水管3均通過水泵2與儲(chǔ)水箱1連通，每個(gè)滲水管3的進(jìn)口處均設(shè)有閥門4，每個(gè)滲水管3的周向均開設(shè)有多個(gè)滲水孔3-1，水泵2和每個(gè)閥門4均與第一判斷單元5-3電連接。

本實(shí)施例中的基于加權(quán)平均濕度的綠色屋頂灌溉控制裝置的結(jié)構(gòu)與原理與實(shí)施例2相同，本實(shí)施例不再贅述。

使用時(shí)，獲取單元即埋設(shè)在每個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域中不同深度和/或不同水平位置處的濕度傳感器5-1將監(jiān)測(cè)到的濕度值傳遞至計(jì)算單元5-2，計(jì)算單元5-2計(jì)算該監(jiān)測(cè)區(qū)域中的平均濕度后傳遞至第一判斷單元5-3，第一判斷單元5-3將該平均濕度與預(yù)設(shè)的第一基準(zhǔn)濕度進(jìn)行比較。若平均濕度值小于第一基準(zhǔn)濕度值，則說明該區(qū)域土壤缺水需要澆灌，從而第一判斷單元5-3控制水泵2和埋設(shè)在該監(jiān)測(cè)區(qū)域中滲水管3上的閥門4打開，將儲(chǔ)水箱1中的水引入該監(jiān)測(cè)區(qū)域植被的根處。這樣設(shè)置，不僅可以節(jié)約水源，避免背陰處的監(jiān)測(cè)區(qū)域澆水過多浪費(fèi)水源、甚至影響植被生長(zhǎng)，還可以保證監(jiān)測(cè)到各個(gè)區(qū)域的濕度準(zhǔn)確性高，能夠反映該監(jiān)測(cè)區(qū)域整體濕度水平。需要說明的是，每個(gè)濕度值對(duì)應(yīng)的權(quán)重與獲取該濕度值的濕度傳感器5-1所在位置有關(guān)，例如該濕度傳感器5-1的埋設(shè)深度、該濕度傳感器5-1所在位置的光照強(qiáng)和所在區(qū)域是否為迎風(fēng)面。當(dāng)該濕度傳感器5-1埋設(shè)在地表區(qū)域、向陽面或迎風(fēng)面，則此處的水分就容易蒸發(fā)，該濕度傳感器5-1檢測(cè)到的濕度值就較小。而與此同時(shí)，距離地表一定深度處、背陰處或逆風(fēng)面處的水分可能仍較為充足，濕度值仍較大，不需要進(jìn)行澆灌。因此，可使地表區(qū)域、向陽面或迎風(fēng)面處的濕度值所占的權(quán)重小于地下區(qū)域、背陰處或逆風(fēng)面處的濕度值所占的權(quán)重，從而計(jì)算得到的平均濕度可代表整塊區(qū)域的濕度水平，既可保證該處整體灌溉需求，又可節(jié)約水源，提高水資源利用率。

其中，儲(chǔ)水箱1的進(jìn)口與屋頂?shù)呐潘艿赖某隹谶B通，以充分利用雨水，進(jìn)一步節(jié)約水資源。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。