CN112782971B - 基于pid算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，系统包括：混肥桶，限定有容纳腔，混肥桶具有与容纳腔连通的进水口、回流口和出料口，混肥桶内预设有第一预定液位线和第二预定液位线；进水管，与进水口连通以向混肥桶内进水；出料管，第一端与出料口连通以排出混肥桶内的物料；回流管，第一端与出料管的第二端连通，回流管的第二端与回流口连通；灌溉管，第一端与出料管的第二端连通，灌溉管的第二端用于灌溉；肥桶，限定有用于存放肥料的腔室，肥桶与回流管连通，以向容纳腔进肥；PID控制模块，与进水管、出料管和回流管的阀门连接。根据本发明实施例的调控系统能够提高从灌溉管流出的水肥比的稳定性。

Description

基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法

技术领域

本发明属于智慧农业及水肥精准化灌溉技术领域，具体涉及一种基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统和方法。

背景技术

随着农业信息化技术的大力发展，国家对智慧农业也是高度重视。而本发明正是基于这一大背景之下，衍生而出。

现有的很多水肥混合方法，包括有简单的在水管中完成水肥混合、复杂型的在混肥桶内进行水肥混合操作，这一系列混肥方法，均无法精确有效地控制混肥，存在着水肥比例分配不均的现象。

现有技术提供了一种参数自整定PID调节水肥配比控制系统及方法，其中提到的该系统包括水流量传感器，用于检测水流量；肥料流量传感器，用于检测肥料流量；控制器，用于根据设定值对水肥配比进行实时调节：直流电机驱动器，与控制器通讯连接，用于驱动吸肥泵；吸肥泵，用于通过吸肥通道将肥料与水进行混合。该发明旨在提高RBF神经网络对PID参数整定的响应速度。

该系统主要在于测算输出浓度，运用输出的水泵控制浓度值，提及的PID算法控制也是用于控制系统中水泵装置的，但肥水在混肥桶里对冲时就冲走了。

发明人在实施现有技术时，发现现有技术中具有如下缺陷：

现有技术无法准确定位水肥的输出灌溉比，现今的水肥混合采用的方法多为在水管内或肥桶内完成水与肥的对冲混合，应用水肥对冲进行混肥而引起输出水肥比不均的情况，这样的水肥对冲操作使得我们无法得到想要的水肥混合比，即无法实现准确的水肥浓度比，进而无法实现精准调配与精准灌溉。例如，发明人在实施现有技术中一些通过回流控制出料浓度的方案中，发现设定水肥比例不一定是实际输出的水肥比例，回流操作只是便于控制PID。在系统持续工作时，一方面，从回流位置测pH无法保证输出的肥料浓度准确，如果输出的肥料浓度无误，则回流的浓度也无误，即无需PID调整。如果输出的肥料浓度有偏差，则回流的浓度也有偏差，此时测得的pH是不准确的。又一方面，现有技术中的纯水和肥料的混合同时在桶内进行，搅拌后就执行输出。再一方面，现有技术中测定pH的地点不同，整个系统的响应也不同。例如，输入水肥比是1：2，测回流发现，输出不是1:2，则说明搅拌效率或者水溶比和设定的不一致，此时通过回流控制搅拌，将无法实现输出水肥浓度的校正，响应时间也会很慢。

同时，市面上也没有相对成熟的整套系统解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统和方法，能够解决背景技术的至少一个问题。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统，包括：混肥桶，所述混肥桶内限定有容纳腔，所述混肥桶具有与所述容纳腔连通的进水口、回流口和出料口，所述混肥桶内预设有第一预定液位线和第二预定液位线，所述第一预定液位线的水平高度低于所述第二预定液位线的水平高度，所述出料口的水平高度不低于所述第一预定液位线的水平高度或所述出料口在所述混肥桶内液位高于所述第一预定液位线时打开；进水管，所述进水管与所述进水口连通以向所述混肥桶内进水；出料管，所述出料管的第一端与所述出料口连通以排出所述混肥桶内的物料；回流管，所述回流管的第一端与所述出料管的第二端连通，所述回流管的第二端与所述回流口连通；灌溉管，所述灌溉管的第一端与所述出料管的第二端连通，所述灌溉管的第二端用于灌溉；肥桶，所述肥桶内限定有用于存放肥料的腔室，所述肥桶与所述回流管连通，以向所述容纳腔进肥；PID控制模块，所述PID控制模块与所述进水管、所述出料管和所述回流管的阀门连接，所述PID控制模块被配置为：在所述容纳腔内的液位低于所述第一预定液位线时，所述出料管关闭；在所述容纳腔的物料的实时肥浓度未达到设定值时，所述灌溉管关闭，并调节所述容纳腔的进水量和进肥量，并在所述容纳腔的物料的实时肥浓度达到所述设定值时，打开所述灌溉管。

在本申请中，通过在混肥桶和出料管之间设有回流管，通过PID控制模块控制整个回流的过程，可以有效解决水肥比不均的问题，同时保证浓度始终是满足设定需要的浓度值。根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统可以充分应用于温室大棚内，具有较强的落地实用性，且系统输出稳定可靠。

根据本发明一个实施例，所述出料口设于所述混肥桶的侧部，所述出料口的水平高度高于所述第一预定液位线的水平高度。

根据本发明一个实施例，所述出料管的第二端与所述回流管的第一端和所述灌溉管的第一端之间通过三通阀连接，所述PID控制模块与所述三通阀连接以调节所述三通阀。

根据本发明一个实施例，所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统还包括：进肥管，所述进肥管的第一端与所述肥桶连通；文丘里管，所述文丘里管设于所述回流管的第一端与第二端之间，所述进肥管的第二端与所述文丘里管连通。

第二方面，本发明实施例提供一种温室智能化水肥混合调控系统的控制方法包括以下步骤：S1、控制进水管向所述容纳腔进水；S2、当所述容纳腔内液位达到所述第一预定液位线时，控制所述出料管打开，且所述回流管与所述出料管连通，以使所述容纳腔内的水经过所述出料管和所述回流管回流至所述容纳腔；S3、控制所述肥桶与所述回流管连通，并经过所述回流管向所述容纳腔进肥；S4、获取所述容纳腔内物料的实时肥浓度，当所述实时肥浓度等于所述设定值时，打开所述灌溉管，当所述实时肥浓度不等于所述设定值时，关闭所述灌溉管，并调节所述容纳腔的进水量和进肥量。

根据本发明一个实施例，获取所述容纳腔内物料的所述实时肥浓度的方法为：以如下计算公式计算所述实时肥浓度：

其中，a代表从所述进水口流入所述容纳腔内的纯水的进水速度，b代表出肥比例，c代表所述第一预定液位线对应的物料的体积，xb代表从所述回流口流至所述容纳腔内的物料的速度，x代表从所述出料口流出的物料的速度，y代表输送至所述回流口的肥料的速度。

根据本发明一个实施例，当所述容纳腔内的物料在设定时间内处于所述第一预定液位线和所述第二预定液位线时，所述温室智能化水肥混合调控系统处于稳定状态，所述容纳腔内的物料的所述实时肥浓度保持不变。

根据本发明一个实施例，在所述温室智能化水肥混合调控系统处于稳定状态时：a+x(b-1)＝0，当b＝1/2时，2a＝x。

根据本发明一个实施例，所述容纳腔内的物料处于所述第一预定液位线时的液位为n，流量＝n-水位，当n＝水位时，流量a为0。

根据本发明一个实施例，获取所述容纳腔内物料的所述实时肥浓度的方法为：根据所述容纳腔内物料的EC值或者pH值计算所述实时肥浓度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控方法的流程示意图；

图3是根据本发明实施例的电子设备的示意图。

附图标记：

基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100；

混肥桶10；容纳腔11；进水口12；回流口13；出料口14；第一预定液位线15；第二预定液位线16；浮子开关17；

进水管20；

出料管30；

回流管40；

灌溉管50；

肥桶60；

进肥管70；文丘里管80；过滤器90；

灌溉地200；

电子设备300；

存储器310；操作系统311；应用程序312；

处理器320；网络接口330；输入设备340；硬盘350；显示设备360。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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本发明中的具体含义。

根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100包括：混肥桶10、进水管20、出料管30、回流管40、灌溉管50、肥桶60和PID控制模块。

具体而言，混肥桶10内限定有容纳腔11，混肥桶10具有与容纳腔11连通的进水口12、回流口13和出料口14，混肥桶10内预设有第一预定液位线15和第二预定液位线16，第一预定液位线15的水平高度低于第二预定液位线16的水平高度，出料口14的水平高度不低于第一预定液位线15的水平高度或出料口14在混肥桶10内液位高于第一预定液位线15时打开，进水管20与进水口12连通以向混肥桶10内进水，出料管30的第一端与出料口14连通以排出混肥桶10内的物料，回流管40的第一端与出料管30的第二端连通，回流管40的第二端与回流口13连通，灌溉管50的第一端与出料管30的第二端连通，灌溉管50的第二端用于灌溉，肥桶60内限定有用于存放肥料的腔室，肥桶60与回流管40连通，以向容纳腔11进肥，PID控制模块与进水管20、出料管30和回流管40的阀门连接，PID控制模块被配置为：在容纳腔11内的液位低于第一预定液位线15时，出料管30关闭；在容纳腔11的物料的实时肥浓度未达到设定值时，灌溉管50关闭，并调节容纳腔11的进水量和进肥量，并在容纳腔11的物料的实时肥浓度达到设定值时，打开灌溉管50。

换言之，根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100主要由能够进行混肥的混肥桶10、能够向混肥桶10内输送纯水的进水管20、能够将混肥桶10内的纯水或者水肥输送出的出料管30、与出料管30和混肥桶10连通的回流管40、与出料管30和外界环境连通的灌溉管50、能够储存肥料的肥桶60、控制实时肥浓度的PID控制模块组成。混肥桶10内开设有容纳腔11，在混肥桶10上设有进水口12、回流口13和出料口14。在混肥桶10内限定有第一预定液位线15和第二预定液位线16，第二预定液位线16位于第一预定液位线15的上方。出料口14与第一预定液位线15齐平，或者位于第一预定液位线15的上方。当混肥桶10内的实际液位低于第一预定液位线15时，容纳腔11内的纯水或者水肥无法从出料口14流出。在混肥桶10内的实际液位高度或者等于第一预定液位线15时，容纳腔11内的纯水或者水肥的一部分能够从出料口14流出。通过设置第一预定液位线15，即混肥桶10内留有保留水，能够让搅拌后的水肥不直接输出，通过回流减小水肥的缓冲，从而使输出的是搅拌之后的下层物料，达到最优控制，实现最优灌溉效果。

如图1所示，在出料管30与回流口13之间设有回流管40，出料管30中的一部分的纯水或者水肥能够通过回流管40返回至容纳腔11内，执行回流操作能够减小水肥的抖动，有助于提高水肥输出比的准确度。在回流管40的一侧可设有肥桶60，肥桶60内的肥料通过回流管进入容纳腔11内。相对于现有技术中在混肥桶10内直接将水和肥料进行混合，本发明的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100通过将回流管40内的水与肥桶60内的肥料一次混合后，再通过回流口13输送至容纳腔11内，进行二次混合，最终输出的是水肥混合后的下层物料。

此外，通过PID控制模块与进水管20、出料管30和回流管40的阀门连接，能够控制管路的开启、关闭、流量大小。具体地，在容纳腔11内的液位低于第一预定液位线15时，出料管30处于关闭状态。在容纳腔11内的物料的实时肥浓度未到达设定值时，灌溉管50关闭，容纳腔11的进水量和进肥量能够进行自调节，直至容纳腔11的物料的实时肥浓度达到设定值时，打开灌溉管50，进行灌溉。

可选地，通过进水管20输入容纳腔11内的纯水的速度设置为恒定值，有利于解决灌溉过程中水肥比不均的问题。

由此，根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100，通过在混肥桶10和出料管30之间设有回流管40，通过PID控制模块控制整个回流的过程，能够保证浓度始终是满足设定需要的浓度值。根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100可以充分应用于温室大棚内，具有较强的落地实用性，且系统输出稳定可靠。

根据本发明的一个实施例，出料口14设于混肥桶10的侧部，出料口14的水平高度高于第一预定液位线15的水平高度，在容纳腔11内的液位低于第一预定液位线15时，容纳腔11内的物料无法从出料口14流出。

在本发明的一些具体实施方式中，出料管30的第二端与回流管40的第一端和灌溉管50的第一端之间通过三通阀连接，PID控制模块与三通阀连接以调节三通阀，有利于回流的量和灌溉的量之间的比例控制。

根据本发明的一个实施例，基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100还包括：进肥管70和文丘里管80，进肥管70的第一端与肥桶60连通，可以通过进肥管70向肥桶60内添加肥料。文丘里管80设于回流管40的第一端与第二端之间，进肥管70的第二端与文丘里管80连通，通过采用文丘里管80进肥，有利于回流管40内的压力和流量保持恒定。

如图2所示，根据本发明实施例的温室智能化水肥混合调控系统100的控制方法，包括以下步骤：

S1、控制进水管20向容纳腔11进水，将进水速度限定为a升/秒(L/s)。

可选地，从进水管20内输入的水可以途径安装在进水管20内的浮子开关17，在浮子开关17上设有磁性浮子，可随水位的变化而变化。当水位或液位达到一定值时，触发其开关(触点)，即带动开关管内的干簧管芯片产生动作，从而会产生一个输出的开关信号，实现自动控制的功能。如图1所示，当纯水经过浮子开关后,通过水管轨道成功进入混肥桶10内。

S2、当容纳腔11内液位达到第一预定液位线15时，也就是纯水达到最低水位时，控制出料管30打开，准备进肥。且回流管40与出料管30连通，以使容纳腔11内的水经过出料管30和回流管40回流至容纳腔11，此时，肥桶60内的纯水的水量＝保留水(第一预定液位线15)+进水(回流管40回流)+进水(进水管20进水)-出水(出料管30)，即c+a△t+xb△t-x△t，也就是c+[a+x(b-1)]△t。该式中，c代表第一预定液位线15对应的物料的体积，a代表从进水口12流入容纳腔11内的纯水的进水速度，△t代表时间段，x代表从出料口14流出的物料的速度，b代表出肥比例(常数)，xb代表从回流口13流至容纳腔11内的物料的速度。速度a、x的单位可以为升/秒(L/s)，水量c为常数，单位可以为升(L)。步骤S2中的物料为纯水。

S3、控制肥桶60与回流管40连通，并经过回流管40向容纳腔11进肥。也就是说，当纯水完成回流后，肥料再通过回流管40进入到混肥桶10内。其中，肥桶60内存有肥，肥桶60向回流管40进肥的速度为y克/秒(g/s)。

可选地，肥料可以从肥桶60内经管道，再通过球阀装置，进入文丘里管80中，利用文丘里效应，输出设定y进肥速度对应的肥量，该肥经过规划的管道最终进入混肥桶10内部。

其中，需要说明的是，在向回流管40进肥的过程中，进水管20也处于进水状态。

可选地，在容纳腔11内安装有搅拌棒，通过电机驱动该搅拌棒进行动作，能够完成容纳腔11内纯水与肥料的二次混合操作。混肥后，容纳腔11内的物料的总量为容纳腔11内的纯水的量与容纳腔11内的肥料的量的总和，即c+[a+x(b-1)]△t。

S4、获取容纳腔11内物料的实时肥浓度，当实时肥浓度等于设定值时，打开灌溉管50，当实时肥浓度不等于设定值时，关闭灌溉管50，并调节容纳腔11的进水量和进肥量。

可选地，容纳腔11内物料的实时肥浓度为瞬时肥的量与容纳腔11内的水的量之比，即获取容纳腔11内物料的实时肥浓度的方法为：以如下计算公式计算实时肥浓度：

其中，xb代表从回流口13流至容纳腔11内的物料的速度；y代表输送至回流口13的肥料的速度。该式中分母涉及肥，不是单纯的水。

其中需要说明的是，在所需灌溉的至少两块地块的面积不同时，系统根据实际需灌溉面积确定灌溉比，此时x、y为定值，b和c为常数。由于容纳腔11内可能存在肥料浓度不符合的情况，此时可以改变出肥比b，液位可能会上升或者下降，x与y的值可根据目标灌溉面积而确定。

在本发明的一些具体实施方式中，当容纳腔11内的物料在设定时间内处于第一预定液位线15和第二预定液位线16时，温室智能化水肥混合调控系统100处于稳定状态，容纳腔11内的物料的实时肥浓度保持不变。

可选地，在温室智能化水肥混合调控系统100处于稳定状态时：a+x(b-1)＝0，当b＝1/2时，2a＝x。其中稳定状态时，回流水+进水＝出水。

根据本发明的一个实施例，容纳腔11内的物料处于第一预定液位线15时的液位为n，容纳腔11内的物料处于第二预定液位线16时的液位为m，

流量＝n-水位，当n＝水位时，流量a为0。

需要说明的是，第一预定液位线15能够确保容纳腔11内一直有存水，使得水、肥充分搅拌，保证输出的物料始终是搅拌后的水肥，而不是直接的水肥对冲。第二预定液位线15能够有效防止PID调整时稀释太快引起的溶液的溢出，当水位达到第二预定液位线15时，则控制停止进水。而当水位到达第一预定液位线15时，则会控制停止出水。也就是说，第一预定液位线15在于整个搅拌机制，容纳腔11内一直有存水，使得水、肥充分搅拌，输出的物料始终是搅拌过的物料，而不是直接的水肥对冲，第二预定液位线16能够防止调整时稀释太快物料会溢出。当水位达到第二预定液位线16时，就会停止进水，当水位达到第一预定液位线15时，就会停止出水，这就使得第一预定液位线15、第二预定液位线16参与在了PID控制中。

在本发明的一些具体实施方式中，获取容纳腔11内物料的实时肥浓度的方法为：根据容纳腔11内物料的EC值或者pH值计算实时肥浓度。

可选地，在出料口14设有过滤器90，混合后的物料可以经过过滤器90过滤后，实现分流操作。由于水肥在容纳腔11内搅拌后输出难免存在一些杂质，其中包括原始水源(从进水管20输入的纯水)中积攒的杂质物以及搅拌过程中沉淀下的杂质。经过过滤器90的充分过滤可将这些杂质有效过滤出，使得输出的混肥水是相对纯净的、无附着杂质的，保证了灌溉水的纯粹性，同时也减少了因水源本身所带来的杂质沉淀对于植物生长机制的影响。

下面结合具体实施方式对根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统100的实施进行说明。

以番茄为例，一般日光温室中，假设番茄定植密度约为2500株/亩，分2个灌区。一个灌区有1500株苗，另一个灌区有1000株苗，采取滴灌施肥方式，该施肥方式更加精确，因为它只施在植株的根部，可有效提高肥料的利用率，与传统相比，可节省肥料用量30％～50％以上。

也就是说，可通过系统控制灌溉的量，当确定了固定的需灌溉地200的块数等，输出的值为常量，如2000L/h等。此处2000L/h指的是：分灌区来说，每株番茄对应一个滴溅头，而每个滴溅头的流速为2L/h。那么，分灌区来说，1500株番茄的灌区输出值为1500*2＝3000L/h，同样的，1000株番茄的灌区输出值就是1000*2＝2000L/h。

将肥桶60内的肥水比设定为固定值1:10，系统中涉及的进水管20水速大于输出水肥流速。针对番茄开花阶段，设定从灌溉管50输出的肥水比为1:800(不固定，根据植株生长阶段进行调整，挂果阶段约为1:600)。

根据测算出的pH、EC值，运用PID算法控制整个回流过程，其中采用了雅克比方程式转换，得到合适的肥水比1:800。

总而言之，根据本发明实施例的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统和方法至少具有以下优点：

(1)本发明提出的方法通过PID控制算法，控制整个回流过程，可保证在水肥浓度发生变化或即将发生变化的时候，作出及时有效的反馈，最终实现精准化控制，得到合适的水肥浓度，完成灌溉动作。这一控制方法可有效提高其响应速度。

(2)本发明提出的方法主要运用回流技术实现水肥的有效混合，摒弃了现有技术中采用水肥对冲的方法完成水肥混合，因为水肥对冲，不论是在水管中或是混肥桶中，均会导致最终输出的用于灌溉的水肥比不是实际设定想要的。

(4)本发明在应用于生产实际中具备良好的可操作性，实现智能化操作，紧扣智慧化农业主题，有利于推动农业信息化的再发展。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质包括一条或多条计算机指令，所述一条或多条计算机指令在执行时实现上述任一所述的温室智能化水肥混合调控系统100的控制方法。

也就是说，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时，使得所述处理器执行上述任一所述的温室智能化水肥混合调控系统100的控制方法。

如图3所示，本发明实施例提供了一种电子设备300，包括存储器310和处理器320，所述存储器310用于存储一条或多条计算机指令，所述处理器320用于调用并执行所述一条或多条计算机指令，从而实现上述任一所述的方法。

也就是说，电子设备300包括：处理器320和存储器310，在所述存储器310中存储有计算机程序指令，其中，在所述计算机程序指令被所述处理器运行时，使得所述处理器320执行上述任一所述的方法。

进一步地，如图3所示，电子设备300还包括网络接口330、输入设备340、硬盘350、和显示设备360。

上述各个接口和设备之间可以通过总线架构互连。总线架构可以是可以包括任意数量的互联的总线和桥。具体由处理器320代表的一个或者多个中央处理器(CPU)，以及由存储器310代表的一个或者多个存储器的各种电路连接在一起。总线架构还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其它电路连接在一起。可以理解，总线架构用于实现这些组件之间的连接通信。总线架构除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线，这些都是本领域所公知的，因此本文不再对其进行详细描述。

所述网络接口330，可以连接至网络(如因特网、局域网等)，从网络中获取相关数据，并可以保存在硬盘350中。

所述输入设备340，可以接收操作人员输入的各种指令，并发送给处理器320以供执行。所述输入设备340可以包括键盘或者点击设备(例如，鼠标，轨迹球(trackball)、触感板或者触摸屏等。

所述显示设备360，可以将处理器320执行指令获得的结果进行显示。

所述存储器310，用于存储操作系统运行所必须的程序和数据，以及处理器320计算过程中的中间结果等数据。

可以理解，本发明实施例中的存储器310可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM)，其用作外部高速缓存。本文描述的装置和方法的存储器310旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器310存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统311和应用程序312。

其中，操作系统311，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序312，包含各种应用程序，例如浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序312中。

上述处理器320，当调用并执行所述存储器310中所存储的应用程序和数据，具体的，可以是应用程序312中存储的程序或指令时，将第一集合和第二集合中的一者分散发送至所述第一集合和第二集合中的另一者所分布的节点，其中，所述另一者分散存储于至少两个节点；并根据所述第一集合的节点分布和所述第二集合的节点分布，分节点地进行交集处理。

本发明上述实施例揭示的方法可以应用于处理器320中，或者由处理器320实现。处理器320可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器320中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器320可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器310，处理器320读取存储器310中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

可以理解的是，本文描述的这些实施例可以用硬件、软件、固件、中间件、微码或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、通用处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本发明所述功能的其它电子单元或其组合中。

对于软件实现，可通过执行本文所述功能的模块(例如过程、函数等)来实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器中并通过处理器执行。存储器可以在处理器中或在处理器外部实现。

具体地，处理器320还用于读取所述计算机程序，执行上述任一所述的方法。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理包括，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述收发方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统包括：

混肥桶，所述混肥桶内限定有容纳腔，所述混肥桶具有与所述容纳腔连通的进水口、回流口和出料口，所述混肥桶内预设有第一预定液位线和第二预定液位线，所述第一预定液位线的水平高度低于所述第二预定液位线的水平高度，所述出料口的水平高度不低于所述第一预定液位线的水平高度或所述出料口在所述混肥桶内液位高于所述第一预定液位线时打开；

进水管，所述进水管与所述进水口连通以向所述混肥桶内进水；

出料管，所述出料管的第一端与所述出料口连通以排出所述混肥桶内的物料；

回流管，所述回流管的第一端与所述出料管的第二端连通，所述回流管的第二端与所述回流口连通；

灌溉管，所述灌溉管的第一端与所述出料管的第二端连通，所述灌溉管的第二端用于灌溉；

肥桶，所述肥桶内限定有用于存放肥料的腔室，所述肥桶与所述回流管连通，以向所述容纳腔进肥；

PID控制模块，所述PID控制模块与所述进水管、所述出料管和所述回流管的阀门连接，所述PID控制模块被配置为：在所述容纳腔内的液位低于所述第一预定液位线时，所述出料管关闭；在所述容纳腔的物料的实时肥浓度未达到设定值时，所述灌溉管关闭，并调节所述容纳腔的进水量和进肥量，并在所述容纳腔的物料的实时肥浓度达到所述设定值时，打开所述灌溉管；

所述的控制方法包括以下步骤：

S1、控制所述进水管向所述容纳腔进水；

S2、当所述容纳腔内液位达到所述第一预定液位线时，控制所述出料管打开，且所述回流管与所述出料管连通，以使所述容纳腔内的水经过所述出料管和所述回流管回流至所述容纳腔；

S3、控制所述肥桶与所述回流管连通，并经过所述回流管向所述容纳腔进肥；

S4、获取所述容纳腔内物料的实时肥浓度，当所述实时肥浓度等于所述设定值时，打开所述灌溉管，当所述实时肥浓度不等于所述设定值时，关闭所述灌溉管，并调节所述容纳腔的进水量和进肥量；

其中，获取所述容纳腔内物料的所述实时肥浓度的方法为：以如下计算公式计算所述实时肥浓度：

其中，a代表从所述进水口流入所述容纳腔内的纯水的进水速度，b代表出肥比例，c代表所述第一预定液位线对应的物料的体积，xb代表从所述回流口流至所述容纳腔内的物料的速度，x代表从所述出料口流出的物料的速度，y代表输送至所述回流口的肥料的速度；△t代表时间段。

2.根据权利要求1所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，所述出料口设于所述混肥桶的侧部，所述出料口的水平高度高于所述第一预定液位线的水平高度。

3.根据权利要求1所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，所述出料管的第二端与所述回流管的第一端和所述灌溉管的第一端之间通过三通阀连接，所述PID控制模块与所述三通阀连接以调节所述三通阀。

4.根据权利要求1所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统还包括：

进肥管，所述进肥管的第一端与所述肥桶连通；

文丘里管，所述文丘里管设于所述回流管的第一端与第二端之间，所述进肥管的第二端与所述文丘里管连通。

5.根据权利要求1所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，当所述容纳腔内的物料在设定时间内处于所述第一预定液位线和所述第二预定液位线时，所述温室智能化水肥混合调控系统处于稳定状态，所述容纳腔内的物料的所述实时肥浓度保持不变。

6.根据权利要求5所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，在所述温室智能化水肥混合调控系统处于稳定状态时：

a+x(b-1)＝0，当b＝1/2时，2a＝x。

7.根据权利要求5所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，所述容纳腔内的物料处于所述第一预定液位线时的液位为n，

流量＝n-水位，当n＝水位时，流量a为0。

8.根据权利要求1所述的基于PID算法的温室智能化水肥混合调控系统的控制方法，其特征在于，获取所述容纳腔内物料的所述实时肥浓度的方法为：根据所述容纳腔内物料的EC值或者pH值计算所述实时肥浓度。