CN106804392A - 基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法、控制装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及屋顶植物种植设备技术领域，提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法、控制装置及系统，该方法包括以下步骤：S1、获取屋顶上所有监测区域的湿度信息；通过如下公式计算每个监测区域的湿度信息对应的平均湿度w：i＝1,2...K；，其中w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；S2、判断每个监测区域的平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则对待灌溉的监测区域进行浇灌，并跳转执行步骤S1，若否则跳转执行步骤S1。该系统包括绿色屋顶灌溉装置和绿色屋顶灌溉控制装置，本发明通过该系统将屋顶划分为多个监测区域，对每个监测区域不同位置的湿度进行监测，提高了湿度检测的准确性，节约了水资源，提高了水资源利用率。

Description

基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法、控制装置及系统

技术领域

本发明涉及屋顶植物种植设备技术领域，尤其涉及一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法、控制装置及系统。

背景技术

近年来随着海绵城市的不断推广和发展，城市居民的居住环境正在向更生态、更绿色、更环保、更节能的方向发展。其中，绿色屋顶不仅对拓展城市绿色空间面积、改善空气质量、美化城市景观有积极作用，而且对缓解城市热岛效应、减小屋顶温度波动幅度、降低顶层房间空调能耗也有积极的作用。因此建设绿色屋顶已经成为建设海绵城市的重要组成部分。

但由于屋顶水分的蒸腾速率受到光照和风速的影响较大，因此屋顶各处土壤的湿度相差较大。现有的灌溉方法一般通过根据屋顶中心处的湿度值来对整个屋顶同时进行浇灌。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中湿度监测无代表性、整体灌溉而浪费水资源的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，该方法包括以下步骤：

S1、获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个所述湿度信息包括多个湿度值；

通过如下公式计算每个监测区域的所述湿度信息对应的平均湿度w：

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

S2、判断每个监测区域的所述平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S1；

S3、对待灌溉的监测区域进行浇灌，并跳转执行步骤S1。

其中，在所述步骤S1和S2之间还执行以下步骤：

S4、判断每个监测区域的所述平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则跳转执行步骤S5，若否则跳转执行步骤S2；

S5、停止浇灌，并跳转执行步骤S1。

其中，在执行所述步骤S3之后，且在跳转执行所述步骤S1之前还还执行以下步骤：

S4’、判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S5’；

S5’、停止灌溉，并跳转执行步骤S1。

其中，还包括以下步骤：根据每个所述监测区域的植被类型，为每个监测区域的所述平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

本发明还提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，该装置包括获取单元、计算单元和第一判断单元：

所述获取单元，用于获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个所述湿度信息包括多个湿度值；

所述计算单元，用于通过如下公式计算每个监测区域的所述湿度信息对应的平均湿度w：

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

所述第一判断单元，用于判断每个监测区域的所述平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则对待灌溉的监测区域进行浇灌。

其中，还包括第二判断单元，所述第二判断单元用于判断每个监测区域的所述平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则停止浇灌。

其中，还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则停止浇灌。

其中，还包括输入单元，所述输入单元用于根据每个所述监测区域的植被类型，为每个监测区域的所述平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

本发明还提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉系统，该系统包括绿色屋顶灌溉装置以及上述所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，所述绿色屋顶灌溉装置包括储水箱、渗水管、水泵和阀门，每个监测区域中均埋设有所述渗水管，每个所述渗水管均通过所述水泵与所述储水箱连通，每个渗水管的进口处均设有所述阀门，每个所述渗水管的周向均开设有多个渗水孔，所述水泵和每个所述阀门均与所述第一判断单元电连接。

其中，所述储水箱的进口与屋顶的排水管道的出口连通。

本发明通过将屋顶划分为多个监测区域，对每个监测区域不同位置的湿度进行监测，并根据每个监测区域中的加权平均湿度来控制灌溉装置的启闭，不仅提高了湿度检测的准确性，而且实现了分区域灌溉既保证了各个区域的浇灌需求，还节约了水资源，提高了水资源利用率。

附图说明

图1是本发明实施例1的一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法的流程图；

图2是本发明实施例1的另一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法的流程图；

图3是本发明实施例2的一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置的示意图；

图4是本发明实施例3的一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉系统的结构示意图。

附图标记：

1、储水箱；2、水泵；3、渗水管；3-1、渗水孔；4、阀门；5-1、湿度传感器；5-2、计算单元；5-3、第一判断单元。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在发明中的具体含义。

实施例1

本发明提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，该方法包括以下步骤：

S1、获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个湿度信息包括多个湿度值；

通过如下公式计算每个监测区域的湿度信息对应的平均湿度w：

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

S2、判断每个监测区域的平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S1；

S3、对待灌溉的监测区域进行浇灌，并跳转执行步骤S1。

如图1所示，在步骤S1和S2之间还执行以下步骤：

S4、判断每个监测区域的平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则跳转执行步骤S5，若否则跳转执行步骤S2；

S5、停止浇灌，并跳转执行步骤S1。

除了采用步骤S4来确定何时停止浇灌以外，还可以采用如下方式，如图2所示，在在执行步骤S3之后，且在跳转执行步骤S1之前还还执行以下步骤：

S4’、判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S5’；

S5’、停止浇灌，并跳转执行步骤S1。

另外，还包括以下步骤：根据每个监测区域的植被类型，为每个监测区域的平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

实施例2

如图3所示，本发明还提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，该装置包括获取单元、计算单元、第一判断单元、输入单元和匹配单元：

获取单元，用于获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个湿度信息包括多个湿度值；

计算单元，用于通过如下公式计算每个监测区域的湿度信息对应的平均湿度w：

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

第一判断单元，用于判断每个监测区域的平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则对待灌溉的监测区域进行浇灌；

输入单元，用于根据每个监测区域的植被类型，为每个监测区域的平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

另外，还包括第二判断单元，第二判断单元用于判断每个监测区域的平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则停止浇灌。

另外，还包括第三判断单元，第三判断单元用于判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则停止浇灌。

实施例3

如图4所示，本发明还提供了一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉系统，该系统包括绿色屋顶灌溉装置以及上述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，绿色屋顶灌溉装置包括储水箱1、渗水管3、水泵2和阀门4，每个监测区域中均埋设有渗水管3，每个渗水管3均通过水泵2与储水箱1连通，每个渗水管3的进口处均设有阀门4，每个渗水管3的周向均开设有多个渗水孔3-1，水泵2和每个阀门4均与第一判断单元5-3电连接。

本实施例中的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置的结构与原理与实施例2相同，本实施例不再赘述。

使用时，获取单元即埋设在每个监测区域中不同深度和/或不同水平位置处的湿度传感器5-1将监测到的湿度值传递至计算单元5-2，计算单元5-2计算该监测区域中的平均湿度后传递至第一判断单元5-3，第一判断单元5-3将该平均湿度与预设的第一基准湿度进行比较。若平均湿度值小于第一基准湿度值，则说明该区域土壤缺水需要浇灌，从而第一判断单元5-3控制水泵2和埋设在该监测区域中渗水管3上的阀门4打开，将储水箱1中的水引入该监测区域植被的根处。这样设置，不仅可以节约水源，避免背阴处的监测区域浇水过多浪费水源、甚至影响植被生长，还可以保证监测到各个区域的湿度准确性高，能够反映该监测区域整体湿度水平。需要说明的是，每个湿度值对应的权重与获取该湿度值的湿度传感器5-1所在位置有关，例如该湿度传感器5-1的埋设深度、该湿度传感器5-1所在位置的光照强和所在区域是否为迎风面。当该湿度传感器5-1埋设在地表区域、向阳面或迎风面，则此处的水分就容易蒸发，该湿度传感器5-1检测到的湿度值就较小。而与此同时，距离地表一定深度处、背阴处或逆风面处的水分可能仍较为充足，湿度值仍较大，不需要进行浇灌。因此，可使地表区域、向阳面或迎风面处的湿度值所占的权重小于地下区域、背阴处或逆风面处的湿度值所占的权重，从而计算得到的平均湿度可代表整块区域的湿度水平，既可保证该处整体灌溉需求，又可节约水源，提高水资源利用率。

其中，储水箱1的进口与屋顶的排水管道的出口连通，以充分利用雨水，进一步节约水资源。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个所述湿度信息包括多个湿度值；

通过如下公式计算每个监测区域的所述湿度信息对应的平均湿度w：

$w=\underset{i=1}{\overset{K}{\Σ}}{w}_i*x_i,i=1,2...K;$

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

S2、判断每个监测区域的所述平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S1；

S3、对待灌溉的监测区域进行浇灌，并跳转执行步骤S1。

2.根据权利要求1所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，其特征在于，在所述步骤S1和S2之间还执行以下步骤：

S4、判断每个监测区域的所述平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则跳转执行步骤S5，若否则跳转执行步骤S2；

S5、停止浇灌，并跳转执行步骤S1。

3.根据权利要求1所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，其特征在于，在执行所述步骤S3之后，且在跳转执行所述步骤S1之前还还执行以下步骤：

S4’、判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则跳转执行步骤S3，若否则跳转执行步骤S5’；

S5’、停止灌溉，并跳转执行步骤S1。

4.根据权利要求2所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉方法，其特征在于，还包括以下步骤：根据每个所述监测区域的植被类型，为每个监测区域的所述平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

5.一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，其特征在于，包括获取单元、计算单元和第一判断单元：

所述获取单元，用于获取屋顶上所有监测区域的湿度信息，每个所述湿度信息包括多个湿度值；

所述计算单元，用于通过如下公式计算每个监测区域的所述湿度信息对应的平均湿度w：

$w=\underset{i=1}{\overset{K}{\Σ}}{w}_i*x_i,i=1,2...K;$

其中，K表示每个湿度信息中湿度值的数目；w_i表示第i个湿度值；x_i表示第i个湿度值对应的权重；

所述第一判断单元，用于判断每个监测区域的所述平均湿度是否小于预设的第一基准湿度，若是则对待灌溉的监测区域进行浇灌。

6.根据权利要求5所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，其特征在于，还包括第二判断单元，所述第二判断单元用于判断每个监测区域的所述平均湿度是否大于预设的第二基准湿度，若是则停止浇灌。

7.根据权利要求5所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，其特征在于，还包括第三判断单元，所述第三判断单元用于判断灌溉时间是否小于预设时间，若是则停止浇灌。

8.根据权利要求5所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，其特征在于，还包括输入单元，所述输入单元用于根据每个所述监测区域的植被类型，为每个监测区域的所述平均湿度匹配对应的第一基准湿度和第二基准湿度。

9.一种基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉系统，其特征在于，包括绿色屋顶灌溉装置以及如权利要求5至8任一项所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉控制装置，所述绿色屋顶灌溉装置包括储水箱、渗水管、水泵和阀门，每个监测区域中均埋设有所述渗水管，每个所述渗水管均通过所述水泵与所述储水箱连通，每个渗水管的进口处均设有所述阀门，每个所述渗水管的周向均开设有多个渗水孔，所述水泵和每个所述阀门均与所述第一判断单元电连接。

10.根据权利要求9所述的基于加权平均湿度的绿色屋顶灌溉系统，其特征在于，所述储水箱的进口与屋顶的排水管道的出口连通。