CN113179925A - 一种新型垂直绿化墙灌溉系统 - Google Patents
一种新型垂直绿化墙灌溉系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种新型垂直绿化墙灌溉系统，具体步骤如下：A、植物的植物审美评分增长值与植物审美评分实际值的判断：B、利用公式,根据公式
判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差；C、利用公式
Description
技术领域
本发明具体涉及一种新型垂直绿化墙灌溉系统。
背景技术
目前，传统的垂直绿化多是利用攀缘植物绿化墙壁、栏杆、棚架、杆柱及陡直的山石等的一种绿化方式。而现代垂直绿化是通过使用人工构筑物将更多原本不具备攀爬能力的植物，通过固定、支撑、贴植等手段将植物支撑在构筑物的垂直外表面的一种更具有植物多样性的绿化方式。随着国内外垂直绿化墙技术的发展，目前该技术依据其支撑框架的特征总体分为两大类即：连续式（包括毛毡式）和模块式（布袋式，容器式，托盘式，铺贴式）。
垂直绿化因其具有适应现代城市高密度、紧凑发展的特性，已成为缓解人为影响、改善城市生态环境的重要手段。然而目前垂直绿化植物种类适应性差，受气候和城市环境影响极易死亡，为保证景观效果更换频繁。研究表明，一个植物选择恰当，功能良好的垂直绿化墙系统，需要长期的专业维护才能有效的发挥其作用，但其维护费很高，每年的维护费最多大约是垂直绿化墙安装成本的三分之一(Veisten等,2012)。因此，如何高效、低成本、低消耗、低维护与易管理的诉求，是当前垂直绿化发展的关键技术问题。
目前关于垂直绿化的栽培养护管理的研究多基于地面植物的维护理念，即侧重保证植物的生长质量。然而这种理念与实际中人们对垂直绿化墙维护的高效、低成本、低维护的诉求相差甚远。该专利侧重通过计算机自动监测和控制土壤水分来实现满足植物美学质量的前提下，尽可能的减缓植物的生长速度，最终达到更少的维护频率，降低维护成本，实现高效、易维护的诉求。
《CN112352582A-一种基于物联网的智能农业灌溉控制系统及方法》本发明涉及物联网农业技术领域，具体公开了一种种基于物联网的智能农业灌溉控制系统及方法，该控制系统包括植被选植模块、植被培养模块、植被保护模块和植被管理模块，所述植被培养模块用于根据植被的生长周期进行维护培养，所述植被保护模块用于根据不同的天气情况对植被进行保护，判断植被的存活率，本发明科学合理，使用安全方便，利用植被培养模块，可以根据植被的高度和所在距离，从而给与植被提供养分，并且当植被实际吸收的养分含量低于对植被的投入养分值时，对植被的高度进行修剪，利用植被保护模块，可以根据温度的变化，从而判断植被的存活率。《CN102696457A-湿度智能化控制灌溉系统》本案公开了湿度智能化控制灌溉系统，它包括结构支架，所述结构支架处设有喷淋装置，该喷淋装置的主进水管的进水端通过自动控制阀分别与供水管道和营养液系统连接，自动控制阀内设有水流控制信号接收器，该，水流控制信号接收器与湿度智能化控制器连接。其采用湿度智能化控制器，利用智能芯片来监测绿化环境湿度，有效的监控垂直绿化系统中的水分，确保了植物能得到适当的湿度，以有利于植物的生长，系统采用自动化灌溉，利用日常维护，实现科学化种植。《CN101653091A-一种树木灌溉方法》，上述技术主要是提高植物在垂直绿化墙的存活率。主要是通过：1）改善土壤基质，2）改善灌溉系统的机械化结构。在改善土壤基质方面：通过改善土壤基质和灌溉方式来进一步提高植物的存活率，但是并没有解决植物的生长速率。第一，植物并不是湿度越高，生长就越好。第二，该设计并没有考虑季节，气候对植物的生长影响，当植物处于多水的环境会影响植物的外观效果，例如更高的水，可能导致植物开花减少。第三，更高的水导致快速生长的植物会大面积扩散而侵占其他植物的生存空间。
发明内容
本发明的目的就是针对目前上述之不足，而提供一种新型垂直绿化墙灌溉系统。
本发明具体步骤如下：
A、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值；
植物审美评分增长值的集合为a={a1,a2,a3...}；
植物审美评分实际值的集合为A={A1,A2,A3...}；
B、利用公式,根据公式
判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差；
C、利用公式
判断最优灌溉策略，其中：
Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和；
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
在垂直绿化墙所种植的植物为单一植物物种时，步骤如下：
A、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值，
植物审美评分增长值的集合为a={a1,a2,a3...}；
植物审美评分实际值的集合为A={A1,A2,A3...}；
B、判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，
植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值的z-score标准化公式为：
根据公式得出，植物高度增长的集合为H={h1,h2,h3...}；
植物宽度增长的集合为W={w1,w2,w3...}；
植物叶片数量增长的集合为L={l1,l2,l3...}；
C、利用公式
判断最优灌溉策略，其中：
Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和；
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
在垂直绿化墙所种植的植物为多种植物物种时，步骤如下：
A、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值，
植物审美评分增长值变化的集合为，
第一个植物1a={1a1,1a2,1a3...}；
第二个植物2a={2a1,2a2,2a3...}；
…
第m个植物ma={ma1,ma2,ma3...}；
根据公式
，
其中，Qai为第i种灌溉策略下，所有植物审美评分增长值的总值。
植物审美评分实际值的变化集合为：
第一个植物1A={1A1,1A2,1A3...}；
第二个植物2A={2A1,2A2,2A3...}；
…
第m个植物mA={mA1,mA2,mA3...}；
根据公式：
其中，QAi为第i种灌溉策略下，所有植物审美评分实际值的总值；
B、判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理；
植物高度增长的集合为
第一个植物1H={1h1,1h2,1h3...}；
第二个植物2H={2h1,2h2,2h3...}；
…
第m个植物mH={mh1,mh2,mh3...}；
其中，ZHi为M个植物的高度增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差；
植物宽度增长的集合为：
第一个植物1W={1w1,1w2,1w3...}；
第二个植物2W={2w1,2w2,2w3...}；
…
第m个植物mW={mw1,mw2,mw3...}；
其中，ZWi为M个植物的宽度增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差。
植物叶片数量增长的集合为：
第一个植物1L={1l1,1l2,1l3...}；
第二个植物2L={2l1,2l2,2l3...}；
…
第m个植物mL={ml1,ml2,ml3...}；
其中，ZLi为M个植物的叶片数量增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差；
C、判断最优灌溉：
根据公式，
其中：Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和，
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
Qai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
QAi为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
利用公式
得出最小结果为灌溉策略。
灌溉策略是保持土壤中水分湿度区间的策略。
所述灌溉策略可分为Q1、Q2和Q3，其中，Q1是干灌溉策略，保持土壤含水量的区间在15-40%，Q2是中灌溉策略，保持土壤含水量的区间在40-65%，Q3是湿灌溉策略，保持土壤含水量的区间在65-90%。
所述审美评分标准为：很不满意1分，不满意2分，一般3分，满意4分，很满意5分。
所述灌溉策略还有Q0，所述Q0保持土壤含水量区间为1-15%。
本发明优点是：本发明的自动灌溉垂直绿化装置，打破了现有的垂直绿化灌溉理念，由只注重植物质量，转向在保证植物质量和外观审美的前提下，尽可能减缓植物的生长，以降低维护频率和费用。并考虑植物竞争性对灌溉策略制定的影响，分别对单一植物物种种植策略和多种植物物种种植策略进行设计。通过实验完善的数据库,可以帮助该专利技术快速部署在各个不同地域环境。基于互联网思维，将植物灌溉策略的运算过程集中在云端计算机运行，进一步减少了客户投资成本。本发明的垂直绿化灌溉策略的数据库具有模块化设计，每个植物的数据库搭建使用统一的测量方式，数据库的扩展具有优势。
具体实施方式
本发明具体步骤如下：
（1）、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值；
（2）、利用公式,根据公式
判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差。
（3）、利用公式
判断最优灌溉策略，其中：
Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和；
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
实施例1：在垂直绿化墙所种植的植物为单一植物物种时，只需要考虑该植物在数据库中下个阶段（例如，下个月）最小的策略即可。因此首先明确Q1（干策略，土壤水分湿度区间15-40%），Q2（中策略，土壤水分湿度区间40-65%），Q3（湿策略，土壤水分湿度区间65-90%）所对应的植物高度增长值，植物宽度增长值，植物叶片数量增长值，植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值。
第一步，判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值:
植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值是用来确认植物在Q1，Q2，Q3中是否有质量不达标的情况，因为植物首先要质量合格，其次在是最小生长。
A1若植物审美评分增长值大于等于0，意味着该策略导致植物持续审美不变或上升，可用，记为1。
A2若植物审美评分增长值小于0，意味着该策略导致植物持续审美下降，不可用，记为0。
A3若植物审美评分实际值大于等于4，意味着该策略导致植物审美达标，可用，记为1。
A4若植物审美评分实际值小于4，意味着该策略导致植物审美不达标，不可用，记为0。
植物审美评分增长值的集合为a={a1,a2,a3...}；
植物审美评分实际值的集合为A={A1,A2,A3...}；
当ai数值大于等于0时，记作1，当ai数值小于0时，记作0，
当Ai数值大于等于4时，记作1，当Ai数值小于4时，记作0。
第二步，判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理,植物的高度，宽度，叶片数量的变化是影响植物修剪的最关键因素，因为本专利主要是希望减少维护频率，达到降低维护成本的目的。由于植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值量不是一个单位（即高度和宽度是距离单位，叶片数是数量单位），为了使得三个数据可以进行比较，需要进行数据的标准化处理。由于实际的植物生长不确定最大值和最小值，使用归一化处理会导致误差过大，因此使用Z-Score标准化处理。根据公式:
其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，σ为标准差。
由上公式推导，标准差将使用样本标准差S，而非总体标准差σ，更能符合实际情况，因此最后的公式是：
其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差。
因此植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值的z-score标准化公式为：
植物高度增长的集合为H={h1,h2,h3...}
植物宽度增长的集合为W={w1,w2,w3...}
植物叶片数量增长的集合为L={l1,l2,l3...}
第三部，判断最优灌溉
根据公式，计算在不同灌溉策略下，高度增长值，宽度增长值和叶片数量增长值的标准化数据，总和Qi，同时判断出，最小的为最优。
其中：Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和，
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值，
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值，
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值，
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值，
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值，
μ为均值符号，S为样本标准差符号，
当ai或者Ai为0时，Qi数值没有意义，记为N/A。
当公式代入数值后，判断Q1到Q3的最小值。若Q1，Q2，Q3为全N/A时，此时所有的灌溉策略都不能满足预计需求，因此将只考虑实现植物最小增长的灌溉策略，此时将所有ai和Ai的值设为1，判断Q1到Q3的最小值。
实施例2：在垂直绿化墙所种植的植物为多种植物物种时，需要考虑同一个灌溉策略下（Q1（干策略），Q2（中策略），Q3（湿策略）），多种植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值的标准化数据总和Qi，以及各个植物对应的植物审美评分增长值和植物审美评分实际值。
第一步，判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值；
A1若植物审美评分增长值大于等于0，意味着该策略导致植物持续审美不变或上升，可用，记为1。
A2若植物审美评分增长值小于0，意味着该策略导致植物持续审美下降，不可用，记为0。
A3若植物审美评分实际值大于等于4，意味着该策略导致植物审美达标，可用，记为1。
A4若植物审美评分实际值小于4，意味着该策略导致植物审美不达标，不可用，记为0。
植物审美评分增长值的集合为：
第一个植物1a={1a1,1a2,1a3...}，
第二个植物2a={2a1,2a2,2a3...}，
第m个植物ma={ma1,ma2,ma3...}，
当ai数值大于等于0时，记作1，当ai数值小于0时，记作0，
根据公式：
其中，Qai为第i种灌溉策略下，所有植物的植物审美评分增长值总值。
植物审美评分实际值的变化集合为：
第一个植物1A={1A1,1A2,1A3...}，
第二个植物2A={2A1,2A2,2A3...}，
第m个植物mA={mA1,mA2,mA3...}，
当Ai数值大于等于4时，记作1，当Ai数值小于4时，记作0，
根据公式
其中，QAi为第i种灌溉策略下，所有植物审美评分实际值的总值
第二步，判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理。
植物的高度，宽度，叶片数量的变化，是影响植物修剪的最关键因素，因为本专利主要是希望减少维护频率，达到降低维护成本的目的。
由于植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值量不是一个单位（即高度和宽度是距离单位，叶片数是数量单位），为了使得三个数据可以进行比较，需要进行数据的标准化处理。
根据公式
其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差。
植物高度增长的集合为：
第一个植物1H={1h1,1h2,1h3...}，
第二个植物2H={2h1,2h2,2h3...}，
第m个植物mH={mh1,mh2,mh3...}
其中，ZHi为M个植物的高度增长值数据标准化处理后的总值，μ为数据均值，S为样本标准差。
植物宽度增长的集合为
第一个植物1W={1w1,1w2,1w3...}，
第二个植物2W={2w1,2w2,2w3...}，
第m个植物mW={mw1,mw2,mw3...}
其中，ZWi为M个植物的宽度增长值数据标准化处理后的总值，μ为数据均值，S为样本标准差。
植物叶片数量增长的集合为：
第一个植物1L={1l1,1l2,1l3...}，
第二个植物2L={2l1,2l2,2l3...}，
第m个植物mL={ml1,ml2,ml3...}，
其中，ZLi为M个植物的叶片数量增长值数据标准化处理后的总值，μ为数据均值，S为样本标准差。
第三部，判断最优灌溉：
根据公式，计算在不同灌溉策略下，高度增长值，宽度增长值和叶片数量增长值的标准化数据总值Qi，并判断出大小，最小的为最优。
其中：Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总值，
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
Qai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
QAi为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值；
μ为均值符号，S为样本标准差符号；
当Qai或者QAi为0时，Qi数值没有意义，记为N/A，
当公式代入数值后,判断Q1到Q3的最小值。若Q1，Q2，Q3为全N/A，此时所有的灌溉策略都不能满足预计需求，因此将只考虑实现植物最小增长的灌溉策略。此时将所有ai和Ai的值设为1，判断Q1到Q3的最小值。
实验案例：
为了更好的说明情况，举例说明：
案例说明1：
植物选用的花叶蔓长春（VincamajorL.），时间是2020年8月1日，地理位置是，中国湖北省荆门市。一共15株植物在(1米高x1米宽x0.3米厚)的垂直绿化墙上。
根据植物生长的历史记录数据库（附录1），此植物在此时间的
植物高度增长的集合为H={0.51,2.09,0.55};
植物宽度增长的集合为W={0.45,1.39,0.20};
植物叶片数量增长的集合为L={2.27,9.93,3.20};
植物审美评分增长值的集合为a={-0.37,0.00,-0.10};
植物审美评分实际值的集合为A={3.00,4.13,3.57};
其中，集合中的第一，第二，和第三个数据是植物分别在Q1(干灌溉)，Q2中灌溉(Q2)和Q3(湿灌溉)下的平均数。
根据植物审美评分增长值判断，a1=0,a2=1,a3=0;
根据植物审美评分实际值判断，A1=0,A2=1,A3=0.
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的均值μH，宽度增长的均值μW，叶片数增长的均值μL,
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的样本标准差SH，宽度增长的样本标准差SW，叶片数量增长的样本标准差SL,
根据公式，计算花叶蔓长春植物在Q1，Q2，Q3灌溉下的生长值
从计算得知：Q2<Q1和Q3，因此使用2号灌溉策略，此时的灌溉策略是保持土壤含水量在40%-65%区间内。
案例说明2：
植物选用的花叶蔓长春（VincamajorL.），时间是2020年8月1日，地理位置是，英国谢菲尔德市。一共15株植物在(1米高x1米宽x0.3米厚)的垂直绿化墙上。
根据植物生长的历史记录数据库（附录2），此植物在此时间的
植物高度增长的集合为H={0.97,0.52,1.70}；
植物宽度增长的集合为W={-0.46,0.89,-0.57}；
植物叶片数量增长的集合为L={18.27,16.20,7.20}；
植物审美评分增长值的集合为a={0.50,0.30,0.33}；
植物审美评分实际值的集合为A={4.40,4.27,4.27}；
其中，集合中的第一，第二，和第三个数据是植物分别在Q1(干灌溉)，Q2中灌溉(Q2)和Q3(湿灌溉)下的平均数。
根据植物审美评分增长值判断，a1=1,a2=1,a3=1;
根据植物审美评分实际值判断，A1=1,A2=1,A3=1.
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的均值μH，宽度增长的均值μW，叶片数量增长的均值μL,
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的样本标准差SH，宽度增长的样本标准差SW，叶片数量增长的样本标准差SL,
根据公式，计算花叶蔓长春植物在Q1，Q2，Q3灌溉下的生长值
从计算得知：Q3<Q1<Q2，因此使用3号灌溉策略，此时的灌溉策略是保持土壤含水量在65%-90%区间内。
案例说明3：
植物选用的花叶蔓长春（VincamajorL.）以下简称花叶，玉簪‘蓝色鼠耳’（Hosta'BlueMouseEars'）以下简称玉簪，矾根‘橘子果酱’（Heuchera'Marmalade'）以下简称矾根，时间是2020年8月1日，地理位置是，中国湖北省荆门市。每个植物品种有5株，一共15株植物在(1米高x1米宽x0.3米厚)垂直绿化墙上。
根据植物生长的历史记录数据库（附录3），此植物在此时间的
植物花叶蔓长春高度增长的集合为H花={1.60,1.80,6.20};
植物花叶蔓长春宽度增长的集合为W花={2.01,0.63,2.00};
植物花叶蔓长春叶片数量增长的集合为L花={5.70,14.40,34.95};
植物花叶蔓长春植物审美评分增长值的集合为a花={0.13,0.30,0.50};
植物花叶蔓长春绝对审美评分的集合为A花={4.28,4.48,4.65};
植物玉簪高度增长的集合为H玉={0.33,0.12,-0.45};
植物玉簪宽度增长的集合为W玉={-0.46,-0.68,-0.97};
植物玉簪叶片数量增长的集合为L玉={1.30,0.90,-0.35};
植物玉簪植物审美评分增长值的集合为a玉={0.25,0.30,0.03};
植物玉簪绝对审美评分的集合为A玉={4.38,4.68,4.23};
植物矾根高度增长的集合为H矾={-0.64,-0.67,-0.54};
植物矾根宽度增长的集合为W矾={-3.13,-2.12,-1.46};
植物矾根叶片数量增长的集合为L矾={6.95,2.15,2.55};
植物矾根植物审美评分增长值的集合为a矾={0.40,0.35,0.35};
植物矾根绝对审美评分的集合为A矾={4.53,4.50,4.60};
其中，集合中的第一，第二，和第三个数据是植物分别在Q1(干灌溉)，Q2中灌溉(Q2)和Q3(湿灌溉)下的平均数。
根据植物审美评分增长值判断，
a花1=1,a花2=1,a花3=1
a玉1=1,a玉2=1,a玉3=1
a矾1=1,a矾2=1,a矾3=1
根据植物审美评分实际值判断，
A花1=1,A花2=1,A花3=1
A玉1=1,A玉2=1,A玉3=1
A矾1=1,A矾2=1,A矾3=1
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的均值μH花，宽度增长的均值μW花，叶片数量增长的均值μL花,
玉簪植物的高度增长的均值μH玉，宽度增长的均值μW玉，叶片数量增长的均值μL玉,
矾根植物的高度增长的均值μH矾，宽度增长的均值μW矾，叶片数量增长的均值μL矾:
花叶：
玉簪：
矾根：
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的样本标准差SH花，宽度增长的样本标准差SW花，叶片数量增长的样本标准差SL花,
玉簪植物的高度增长的样本标准差SH玉，宽度增长的样本标准差SW玉，叶片数量增长的样本标准差SL玉,
矾根植物的高度增长的样本标准差SH矾，宽度增长的样本标准差SW矾，叶片数量增长的样本标准差SL矾为:
花叶：
玉簪：
矾根：
根据公式,计算混合种植植物在Q1，Q2，Q3灌溉下的生长值。
从计算得知：Q2<Q3<Q1，因此使用2号灌溉策略，此时的灌溉策略是保持土壤含水量在40%-65%区间内。
案例说明4：
植物选用的花叶蔓长春（VincamajorL.），玉簪‘蓝色鼠耳’（Hosta'BlueMouseEars'）以下简称玉簪，矾根‘橘子果酱’（Heuchera'Marmalade'）以下简称矾根，时间是2020年5月1日，地理位置是，英国谢菲尔德市。每个植物品种有5株，一共15株植物在(1米高x1米宽x0。3米厚)垂直绿化墙上。
根据植物生长的历史记录数据库（附录4），此植物在此时间的
植物花叶蔓长春高度增长的集合为H花={6.64,6.67,8.81}
植物花叶蔓长春宽度增长的集合为W花={4.87,8.05,7.39}
植物花叶蔓长春叶片数量增长的集合为L花={87.55,112.00,84.80};
植物花叶蔓长春植物审美评分增长值的集合为a花={0.30,0.55,0.20};
植物花叶蔓长春绝对审美评分的集合为A花={4.38,4.73,4.23};
植物玉簪高度增长的集合为H玉={1.68,1.80,1.36};
植物玉簪宽度增长的集合为W玉={2.45,2.26,1.88};
植物玉簪叶片数量增长的集合为L玉={9.15,9.75,9.15};
植物玉簪植物审美评分增长值的集合为a玉={0.20,0.28,0.33};
植物玉簪绝对审美评分的集合为A玉={4.33,4.63,4.40};
植物矾根高度增长的集合为H矾={13.84,12.39,16.86};
植物矾根宽度增长的集合为W矾={5.79,3.08,7.77};
植物矾根叶片数量增长的集合为L矾={61.05,31.80,67.35};
植物矾根植物审美评分增长值的集合为a矾={0.30,0.28,0.55};
植物矾根绝对审美评分的集合为A矾={4.45,4.63,4.65};
其中，集合中的第一，第二，和第三个数据是植物分别在Q1(干灌溉)，Q2中灌溉(Q2)和Q3(湿灌溉)下的平均数。
根据植物审美评分增长值判断，
a花1=1,a花2=1,a花3=1
a玉1=1,a玉2=1,a玉3=1
a矾1=1,a矾2=1,a矾3=1
根据植物审美评分实际值判断，
A花1=1,A花2=1,A花3=1
A玉1=1,A玉2=1,A玉3=1
A矾1=1,A矾2=1,A矾3=1
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的均值μH花，宽度增长的均值μW花，叶片数量增长的均值μL花,
玉簪植物的高度增长的均值μH玉，宽度增长的均值μW玉，叶片数量增长的均值μL玉,
矾根植物的高度增长的均值μH矾，宽度增长的均值μW矾，叶片数量增长的均值μL矾:
花叶：
根据公式，计算花叶蔓长春植物的高度增长的样本标准差SH花，宽度增长的样本标准差SW花，叶片数量增长的样本标准差SL花,
玉簪植物的高度增长的样本标准差SH玉，宽度增长的样本标准差SW玉，叶片数量增长的样本标准差SL玉,
矾根植物的高度增长的样本标准差SH矾，宽度增长的样本标准差SW矾，叶片数量增长的样本标准差SL矾为:
花叶：
玉簪：
矾根
根据公式,计算混合种植植物在Q1，Q2，Q3灌溉下的生长值。
从计算得知：Q1<Q2<Q3，因此使用1号灌溉策略，此时的灌溉策略是保持土壤含水量在15%-40%区间内。
本专利涉及的土壤含水量（Soil Moisture Content）是指土壤绝对含水量，即100g烘干土中含有若干克水分，也称土壤含水率。土壤含水量的测量方法包括：称重法，张力计法，光学测量法，时域反射法等。该专利的实例所提供的土壤含水量测定是由英国Delta-T公司的“SM-150T土壤湿度传感器（精度为±3%）”所测定。
植物的审美评价级度分为五个级度，由1到5，分别代表：
绝对审美评分是基于植物的生长，在1-5中给与评分。首先每个植物单独打分，然后所有相同物种的植物取平增长的均值作为总的审美平均分。
审美评分增长是每一次的评分减去第一次种植时候的原始审美评分所得到的相对增长评分。
绝对审美评分的集合：每一次评分的原始值。
审美评分增长的集合：每一次评分的增长值。
文中记载的Q1-Q3的灌溉策略包括但不仅仅包括Q1-Q3的灌溉策略，Q1中可分出Q1.1-Q1.n;Q2中可分出Q2.1-Q2.n;Q3中可分出Q3.1-Q3.n。
Claims (9)
1.一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于具体步骤如下：
A、植物的植物审美评分增长值与植物审美评分实际值的判断：
植物审美评分增长值的集合为a={a1,a2,a3...}；
植物审美评分实际值的集合为A={A1,A2,A3...}；
B、利用公式,根据公式
判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，其中，Z为标准化后数据，x为导入数据，μ为数据均值，S为样本标准差；
C、利用公式
判断最优灌溉策略，其中：
Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和；
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
2.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于当垂直绿化墙所种植的植物为单一植物物种时，步骤如下：
A、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值，
植物审美评分增长值的集合为a={a1,a2,a3...}；
植物审美评分实际值的集合为A={A1,A2,A3...}；
B、判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理，
植物的高度增长值、宽度增长值和叶片数量增长值的z-score标准化公式为：
根据公式得出，植物高度增长的集合为H={h1,h2,h3...}；
植物宽度增长的集合为W={w1,w2,w3...}；
植物叶片数量增长的集合为L={l1,l2,l3...}；
C、利用公式
判断最优灌溉策略，其中：
Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和；
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
ai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
Ai为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
3.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于当垂直绿化墙所种植的植物为多种植物物种时，步骤如下：
A、判断植物审美评分增长值以及植物审美评分实际值，
植物审美评分增长值变化的集合为，
第一个植物1a={1a1,1a2,1a3...}；
第二个植物2a={2a1,2a2,2a3...}；
…
第m个植物ma={ma1,ma2,ma3...}；
根据公式
，
其中，Qai为第i种灌溉策略下，所有植物的植物审美评分增长值总值。
植物审美评分实际值的变化集合为：
第一个植物1A={1A1,1A2,1A3...}；
第二个植物2A={2A1,2A2,2A3...}；
…
第m个植物mA={mA1,mA2,mA3...}；
根据公式：
其中，QAi为第i种灌溉策略下，所有植物审美评分实际值的总值；
B、判断植物的尺寸变化，基于数据的标准化处理；
植物高度增长的集合为
第一个植物1H={1h1,1h2,1h3...}；
第二个植物2H={2h1,2h2,2h3...}；
…
第m个植物mH={mh1,mh2,mh3...}；
其中，ZHi为M个植物的高度增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差；
植物宽度增长的集合为：
第一个植物1W={1w1,1w2,1w3...}；
第二个植物2W={2w1,2w2,2w3...}；
…
第m个植物mW={mw1,mw2,mw3...}；
其中，ZWi为M个植物的宽度增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差。
植物叶片数量增长的集合为：
第一个植物1L={1l1,1l2,1l3...}；
第二个植物2L={2l1,2l2,2l3...}；
…
第m个植物mL={ml1,ml2,ml3...}；
其中，ZLi为M个植物的叶片数量增长值数据标准化处理后的总和，μ为数据均值，S为样本标准差；
C、判断最优灌溉：
根据公式，
其中：Qi为灌溉策略i下植物增长值的z-score标准化数值总和，
ZHi为灌溉策略i下植物高度增长值的z-score标准化数值；
ZWi为灌溉策略i下植物宽度增长值的z-score标准化数值；
ZLi为灌溉策略i下植物叶片数量增长值的z-score标准化数值；
Qai为灌溉策略i下植物审美评分增长值转化值；
QAi为灌溉策略i下植物审美评分实际值转化值。
4.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于利用公式
得出最小结果为灌溉策略。
5.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于灌溉策略是保持土壤中水分湿度区间的策略。
6.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于所述灌溉策略可分为Q1、Q2和Q3，其中，Q1是干灌溉策略，保持土壤含水量的区间在15-40%，Q2是中灌溉策略，保持土壤含水量的区间在40-65%，Q3是湿灌溉策略，保持土壤含水量的区间在65-90%。
7.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于所述审美评分标准为：很不满意1分，不满意2分，一般3分，满意4分，很满意5分。
8.根据权利要求1所述的一种新型垂直绿化墙灌溉系统，其特征在于所述灌溉策略还有Q0，所述Q0保持土壤含水量区间为1-15%。
9.一种基于物联网的垂直绿化墙灌溉控制系统，包含根据权利要求1至8中任一项所述的一种垂直绿化墙灌溉系统。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117178862A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 四川嘉陵江桐子壕航电开发有限公司 | 一种园林浇灌信息采集监控方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104866970A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-26 | 徐吉祥 | 智能种植管理方法和智能种植设备 |
| CN206101173U (zh) * | 2016-08-11 | 2017-04-19 | 华南理工大学 | 一种分析植物和手势图像信息的自动灌溉系统 |
| CN108739303A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-06 | 深圳春沐源控股有限公司 | 一种自动化灌溉控制方法、服务器及计算机可读存储介质 |
| CN110521367A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 昆明理工大学 | 一种灌溉施肥条件下芒果高效生产的水肥耦合方法 |
| CN112214056A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-12 | 广东后海控股股份有限公司 | 一种植物生长数字化评分装置 |
-
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- 2021-05-25 CN CN202110570555.XA patent/CN113179925B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104866970A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-26 | 徐吉祥 | 智能种植管理方法和智能种植设备 |
| CN206101173U (zh) * | 2016-08-11 | 2017-04-19 | 华南理工大学 | 一种分析植物和手势图像信息的自动灌溉系统 |
| CN108739303A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-11-06 | 深圳春沐源控股有限公司 | 一种自动化灌溉控制方法、服务器及计算机可读存储介质 |
| CN110521367A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-12-03 | 昆明理工大学 | 一种灌溉施肥条件下芒果高效生产的水肥耦合方法 |
| CN112214056A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-12 | 广东后海控股股份有限公司 | 一种植物生长数字化评分装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张帆: "浅析基于物联网的智能灌溉对发展城市立体绿化的重要性", 《智能城市》 * |
| 李会昌: "作物生长动力学综述", 《南水北调与水利科技》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117178862A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 四川嘉陵江桐子壕航电开发有限公司 | 一种园林浇灌信息采集监控方法 |
| CN117178862B (zh) * | 2023-11-08 | 2024-02-02 | 四川嘉陵江桐子壕航电开发有限公司 | 一种园林浇灌信息采集监控方法 |
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