CN114868501A - 生态城市屋顶绿化模块生长监管方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法及系统，包括：获取用户交互数据；根据用户交互数据创建绿化模块主目录；各个绿化模块主目录存储对应种植区的植株种群数据；根据植株种群数据查找预建立的水肥方案数据库，调用匹配的水肥方案，并存储至对应的绿化模块主目录；计算各个绿化模块主目录的植株种类数量；当某一绿化模块主目录的植株种类数量=1，则发送对应的水肥方案至对应种植区的自动施水肥设施的控制器；当某一绿化模块主目录的植株种类数量＞1，则执行预设的混种协调施水肥逻辑，更新水肥方案后发送至对应植株的自动施水肥设施的控制器。本申请具有改善屋顶花园的培育便捷性和精准性的效果。

Description

生态城市屋顶绿化模块生长监管方法及系统

技术领域

本申请涉及智能农业技术领域，尤其是涉及一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法及系统。

背景技术

在现代化都市中，城市绿化面积被密集的建筑物所蚕食，因此屋顶花园这一概念被提出。

目前，屋顶花园建设需要面对的问题，除了楼板/屋顶渗水之外，还有就是屋顶花园独特结构所引起的植株培育问题；毕竟如果植株并非仅种植于平顶，而是搭建的是基于顶层房屋结构，还在坡屋顶等位置有种植植株的立体花园，则如何补充水/肥料（简称：水肥）等均存在难题。

对于上述立体花园，现有的做法有：布设多个梯子，利用梯子将各个不同高度、位置的平台连通，然后人工拿取浇灌、施肥工具对平台上的植株群补充水肥。

针对上述中的相关技术，发明人认为其存在以下不足：人工攀爬补充水肥除了相对耗时、耗力外，还对经验要求相对较高，对新开辟屋顶花园的用户而言，容易不慎造成植株大量死亡，因此本申请提出一种新的技术方案。

发明内容

为了改善屋顶花园的培育便捷性和精准性，本申请提供一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法及系统。

第一方面，本申请提供一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，采用如下的技术方案：

一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，包括：

获取用户交互数据；其中，用户交互数据包括动作指令数据和屋顶花园植株种群数据；

根据用户交互数据创建绿化模块主目录 ；其中，绿化模块主目录匹配屋顶花园的各个种植区；

各个绿化模块主目录存储对应种植区的植株种群数据；

根据植株种群数据查找预建立的水肥方案数据库，调用匹配的水肥方案，并存储至对应的绿化模块主目录；

计算各个绿化模块主目录的植株种类数量；

当某一绿化模块主目录的植株种类数量=1，则发送对应的水肥方案至对应种植区的自动施水肥设施的控制器；

当某一绿化模块主目录的植株种类数量＞1，则执行预设的混种协调施水肥逻辑，更新水肥方案后发送至对应植株的自动施水肥设施的控制器；所述混种协调施水肥逻辑，其包括：

创建子目录 ，且根据预设的习性近似分类规则，将水肥方案相似的植株分配至同一子目录；

根据植株种群数据查找预建立的植株固肥参数 数据库，判断某一植株是否弥补其他植株所缺水肥，如果是，则根据匹配的植株固肥参数调整其他植株的水肥方案；

基于预设的方案筛选规则，选择同一子目录的某一种植株的水肥方案，更新为子目录水肥方案 。

可选的，所述习性近似分类规则，其包括：

根据水肥方案，识别各植株的施肥种类和种类的数量；

如果两植株的施肥种类和数量相同，则记为疑似植株；

计算疑似植株的水肥方案的频次和用量差值，如果差值小于预设的近似阈值，则记为近似植株。

可选的，所述用户交互数据还包括：植株当前所处生长阶段数据 ；

各个植株当前所处生长阶段数据分配至各个绿化模块主目录或子目录；

预建立的所述水肥方案数据库存储各个植株不同生长阶段的水肥方案，且水肥方案的调用规则包括：识别植株当前所处的生长阶段，调用对应生长阶段的水肥方案。

可选的，还包括：根据植株种群数据查找在网的植株成长周期，并基于所得的各个植株的历史生长阶段数据，计算和更新植株当前所处生长阶段。

可选的，1.所述方案筛选规则，其包括：

根据植株种群数据，计算同一子目录不同种类植株的占比；

选择占比最大的植株所对应的水肥方案。

可选的，还 包括：

获取预布设于屋顶花园各个种植区的土壤参数传感器的反馈数据 ，并分配至各个绿化模块主目录或子目录；

各个反馈数据匹配至对应的各个控制器。

可选的，还包括：根据反馈数据、水肥方案，计算各个绿化模块主目录或子目录的水肥流失参数，并根据流失参数调整水肥方案。

第二方面，本申请提供一种生长监管系统，采用如下的技术方案：

一种生长监管系统，包括：

节点控制器，其用作预布设的屋顶花园的自动施水肥设施的控制器；

云平台，其用于加载并执行如上述生态城市屋顶绿化模块生长监管方法的计算机程序；

其中，所述节点控制器包括：集成壳、控制主板、无线通讯模块、三叉管和分管；

所述控制主板电连接有无线通讯模块，且无线通讯模块连接于云平台；

同一屋顶花园的两个节点控制器的三叉管相互连通，且三叉管至少一个管端安装电控阀，并连通多个分管；所述电控阀电连接于控制主板；

各个所述分管用于以管道延伸至各种植株的种植区，且进液口安装有通断控制单元，所述通断控制单元电连接于控制主板。

可选的，所述集成壳包括：

底盘，其一个盘面用作固定控制主板；

中柱，其固定于底盘的一个盘面且朝向远离控制主板一侧延伸；

中间盘，其固定于中柱的上端，且背离底盘的一面环绕中柱成型有环板；

顶盖，其盖合环板围设形成的空腔开口，且与三叉管的一个管端呈转动连接；

其中，所述中间盘的环绕中柱开设有多个透水孔，透水孔位于环板围设形成的空腔内；所述分管的一端固定于中间盘，与透水孔连通，且另一端从底盘和中间盘之间伸出；

所述通断控制单元包括：固定于顶盖朝向中间盘一侧的单元柱，单元柱内嵌设有电磁铁，且外部套设有弹簧；所述单元柱远离顶盖的一侧套设有滑套，滑套一端与弹簧固定，另一端固定有封板，所述封板抵接盖合透水孔，且可被电磁铁磁吸；所述电磁铁电连接于控制主板。

可选的，所述节点控制器电连接有土壤参数传感器。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：可以帮助用户实现屋顶花园的自动施加水肥控制，且可根据植株的种类，自动定点，定量的针对性的施水肥，从而提高用户维护屋顶花园的便捷性，减小屋顶花园维护的难度，尤其对新手而言，有效降低屋顶花园的培育经验要求；同时，针对立体结构的屋顶花园，由于不必再人工爬上爬下的借助工具施水肥，除了便捷性外，还改善了安全性。

附图说明

图1是本申请的节点控制器的整体结构示意图；

图2是本申请的剖切结构示意图；

图3是图2的A部放大示意图；

图4是本申请的方法的流程示意图。

附图标记说明：1、三叉管；2、分管；3、底盘；4、中柱；5、中间盘；51、环板；6、顶盖；7、电控阀；8、通断控制单元；81、单元柱；82、电磁铁；83、弹簧；84、滑套；841、封板。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

为方便理解本申请的效果，以下先对系统做阐释。

本申请实施例公开一种生长监管系统。

参照图1，生长监管系统包括：节点控制器和云平台；其中，节点控制器为多个，布设于屋顶花园的各个区域，用以配合管道实现水肥液的定点输送和控制；云平台，其用作在后台对节点控制器实现功用配置和远程监管控制，其基于服务器搭建，为现有技术，因此不再赘述。

在本申请的一个实施例中，参照图2，节点控制器包括：集成壳、控制主板、无线通讯模块、三叉管1和分管2。

其中，集成壳包括：

底盘3，其呈圆盘结构，且下盘面（以图为准）以螺栓固定控制主板，并以螺纹套接的方式固定一适配的旋盖；

中柱4，其固定于底盘3的上盘面中心，平行底盘3的中心轴；

中间盘5，其固定于中柱4的上端，且上部环绕中心轴成型有环板51；

顶盖6，其以焊接/螺栓固定的方式盖合固定于环板51围设出的空腔的开口。

上述三叉管1的一个分叉安装有电控阀7，并向下弯折后转动连接于顶盖6。转动结构如：三叉管1的叉管端成型法兰结构，法兰结构位于顶盖6的下方；三叉管1的叉管套设端面轴承，端面轴承位于法兰结构与顶盖6之间；三叉管1的叉管转动口安装用作密封的转动密封圈；转动密封结构为现有技术，因此不再赘述。

在中间盘5上环绕中心轴开设多个透水孔；分管2的一端固定于中间盘5且与透水孔连通，分管2的另一端从中间盘5和底盘3之间伸出且固定管接头。

参照图2和图3，在环板51围设形成的空腔（水腔）内设置用于对各个分管2是否进水控制的通断控制单元8，通断控制单元8包括：

单元柱81，其垂直固定于顶盖6的下部；

电磁铁82，其嵌设固定于单元柱81；

弹簧83，其套设于单元柱81，且上端固定于顶盖6；

滑套84，其套设于单元柱81的下端，上端外翻成型环边，环边固定于弹簧83的下端；其下端固定有封板841，封板841用于盖合透水孔。

需要注意的是，上述封板841为可被磁吸的材料制成，而其他结构除了弹簧83可用塑料制成。为改善封板841的闭合效果，透水孔设置为内凹，封板841落于内凹之内；封板841边侧还可固定密封圈。

上述对应分管2的电磁铁82、对应的三叉管1的电控阀7分别连接于控住主板，控制主板即集成芯片及附属电路的PCB板；无线通讯模块，如：GPRS、WIFI模块等，其集成于PCB板与控制主板电连接，节点控制器以之与云平台互连。

使用时：

用户先将屋顶花园按照区域划分，如按照高度划分，划分为：第一层绿化模块、第二层绿化模块……。

之后，每个绿化模块分别配一个节点控制器；各个节点控制器以管道互连（管道连接三叉管1不连分管2的其他两端口），并以管道连通至适配的输液泵。同时，分管2连通滴灌管等，滴灌管等铺设至植株根部附近。

后续，哪一个植株需要施哪种水肥，就在三叉管1之间流通对应水肥时开启对应节点控制器的电控阀7，再开启对应的电磁铁82，使得水肥能够沿分管定点、定位输送至相应的植株做施肥；具体施肥方案，下述方法实施例阐述，不再赘述。

根据上述内容可知，本系统：

1、可以方便用户对各个植株浇灌、施肥，且因为定点定位，所以施肥准确性更高。

2、节点控制器，即中转输液、各点施肥控制为一体，相对于传统分散控制方式，更为精简，花园施肥组网难度更低；且更为契合下述方法的使用需求；

3、同一节点控制器集成分管2，多个分管2的位置可调节（转动），从而方便用户与末端的管道互连，安装方便。

在本申请的另一个实施例中，本系统还包括土壤参数传感器，如检测温湿度的传感器、检测磷、钾、氮等元素含量的传感器；土壤传感器，根据绿化模块布设，电连接于节点控制器；此时，节点控制器的效果不仅局限于做施水肥的控制，还可用于实现施水肥后的效果检测反馈，用于辅助用户实现植株的生长周期在线监管。

本申请实施例还公开一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法。

参照图,4，生态城市屋顶绿化模块生长监管方法包括：

S101、获取用户交互数据；其中，用户交互数据包括动作指令数据（如目录创建指令、动作执行确认指令等）和屋顶花园植株种群数据。

S102、根据用户交互数据创建绿化模块主目录；其中，绿化模块主目录匹配屋顶花园的各个种植区，如：前述的第一层、第二层等。

S103、各个绿化模块主目录存储对应种植区的植株种群数据；

植株种群数据，即屋顶花园植株种群数据的一部分，如：植株数量、种类、分布位置等。

S104、根据植株种群数据查找预建立的水肥方案数据库，调用匹配的水肥方案，并存储至对应的绿化模块主目录。

可以理解的是，水肥方案为工作人员预录入，包括诸如：施水肥的时间、周期、用量、肥料种类等。

S105、计算各个绿化模块主目录的植株种类数量；

当某一绿化模块主目录的植株种类数量=1，则发送对应的水肥方案至对应种植区的自动施水肥设施的控制器（即上述节点控制器）。

可以理解的是，此时，同一个节点控制器的电控阀7和电磁铁82同步启闭即可。

当某一绿化模块主目录的植株种类数量＞1，则执行预设的混种协调施水肥逻辑，更新水肥方案后发送至对应植株的自动施水肥设施的控制器（即上述节点控制器）。

可以理解的是，此时同一个节点控制器的电控阀7与某对应的某几个分管的电磁铁82同时启闭即可。

根据上述可知，本方法可以帮助用户实现屋顶花园的自动施加水肥控制，且可根据植株的种类，自动定点，定量的针对性的施水肥，从而提高用户维护屋顶花园的便捷性，减小屋顶花园维护的难度，尤其对新手而言，有效降低屋顶花园的培育经验要求。

关于上述混种协调施水肥逻辑，具体地：

1）、创建子目录，且根据预设的习性近似分类规则，将水肥方案相似的植株分配至同一子目录；

2）、根据植株种群数据查找预建立的植株固肥参数数据库，判断某一植株是否弥补其他植株所缺水肥，如果是，则根据匹配的植株固肥参数调整其他植株的水肥方案；以及，

3）、基于预设的方案筛选规则，选择同一子目录的某一种植株的水肥方案，更新为子目录水肥方案。

上述子目录，如：第一类植株目录、第二类植株目录……；其所对应的性近似分类规则，包括：

1-1、根据水肥方案，识别各植株的施肥种类和种类的数量；

1-2、如果两植株的施肥种类和数量相同，则记为疑似植株；

1-3、计算疑似植株的水肥方案的频次和用量差值，如果差值小于预设的近似阈值，则记为近似植株。

根据上述设置，可保障同一子目录所属植株的施水肥情况相似，以避免针对子目录的植株定向、定量施水肥时，某种植株过量或不足而影响正常生长。

上述2）中的植株固肥参数数据库，其存储的植株固肥参数，以豆科植株为例，其拥有一定固氮能力，因此在施水肥时，需要考虑其混种环境下豆科植株的固氮效果产生的水肥影响；即，固肥参数包括：固肥种类、单株理论固肥速率等。

因此，上述根据匹配的植株固肥参数调整其他植株的水肥方案，具体地如：根据施肥周期和单株理论固肥速率，计算周期固肥量，并依据其减少周期施肥用量。

上述3）中的方案筛选规则，其包括：

根据植株种群数据，计算同一子目录不同种类植株的占比；

选择占比最大的植株所对应的水肥方案。

上述设置的目的在于，减小混种时施水肥不完全适配各种植株造成的影响，且某种植株的占比越大，影响就越小。

在本方法的另一个实施例中，所述用户交互数据还包括：植株当前所处生长阶段数据。该数据引入之后可对以下影响考虑：

1、各植株，不同生长阶段所需的水肥量不同；

2、具有固肥效果的植株，不同生长阶段，固肥能力不同；

3、非大棚室培育植株，生长阶段即可确定当前季节，不必再另外增设春夏秋冬季节影响参数。

在上述基础下，本方法还包括：

各个植株当前所处生长阶段数据分配至各个绿化模块主目录或子目录；（即映射关系建立，分配数据）

预建立的水肥方案数据库存储各个植株不同生长阶段的水肥方案，且水肥方案的调用规则包括：识别植株当前所处的生长阶段，调用对应生长阶段的水肥方案。

可以理解的是，针对上述第2点影响，本方法在调用固肥参数时，同样识别植株当前所处的生长阶段，再调用数据。

为了提高本方法的便捷性，本方法还包括：根据植株种群数据查找在网的植株成长周期，并基于所得的各个植株的历史生长阶段数据，计算和更新植株当前所处生长阶段。

根据上述可知，本方法只需用户输入一次生长阶段数据之后，即可根据在网数据自动追踪、更新各个植株的生长情况，以实现基于生长阶段的针对性施水肥。

本方法的上述实现，不需要借助传感器，就可以对花园实现相对精准的水肥控制，尤其针对非露天花园；同时，以下为针对增补土壤参数监测的本方法做阐述：在本方法的另一实施例中，本方法还包括：

获取预布设于屋顶花园各个种植区的土壤参数传感器的反馈数据，并分配至各个绿化模块主目录或子目录；

各个反馈数据匹配至对应的各个控制器（即上述节点控制器）。

根据上述设置，用户可以远程查看花园各区域是否需要补充水肥。

本方法还包括：根据反馈数据、水肥方案，计算各个绿化模块主目录或子目录的水肥流失参数，根据流失参数调整水肥方案。

关于水肥流失参数的计算，满足公式：

；其中，

为流失量，

为上一次施肥后土壤中某一微量元素的含量，

为生长预估耗费，

为当前未施水肥时土壤中某一微量元素的含量。

可以理解的是，理论上水肥方案是按照植株需要多少，就施多少肥来确定的，但是；因此，上述流失参数可简化为：计算前、后两次施肥之后的某一元素差值即可；当差值为负，即后一次土壤中的元素含量减少，且超出误差阈值，则认定为流失，差值可认为是流失参数，则下一次的水肥方案，增加流失参数，以稳定土壤成分，保障植株的成长顺利。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取用户交互数据；其中，用户交互数据包括动作指令数据和屋顶花园植株种群数据；

根据用户交互数据创建绿化模块主目录；其中，绿化模块主目录匹配屋顶花园的各个种植区；

各个绿化模块主目录存储对应种植区的植株种群数据；

根据植株种群数据查找预建立的水肥方案数据库，调用匹配的水肥方案，并存储至对应的绿化模块主目录；

计算各个绿化模块主目录的植株种类数量；

当某一绿化模块主目录的植株种类数量=1，则发送对应的水肥方案至对应种植区的自动施水肥设施的控制器；

当某一绿化模块主目录的植株种类数量＞1，则执行预设的混种协调施水肥逻辑，更新水肥方案后发送至对应植株的自动施水肥设施的控制器；所述混种协调施水肥逻辑，其包括：

创建子目录，且根据预设的习性近似分类规则，将水肥方案相似的植株分配至同一子目录；

根据植株种群数据查找预建立的植株固肥参数数据库，判断某一植株是否弥补其他植株所缺水肥，如果是，则根据匹配的植株固肥参数调整其他植株的水肥方案；

基于预设的方案筛选规则，选择同一子目录的某一种植株的水肥方案，更新为子目录水肥方案。

2.根据权利要求1所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，所述习性近似分类规则，其包括：

根据水肥方案，识别各植株的施肥种类和种类的数量；

如果两植株的施肥种类和数量相同，则记为疑似植株；

计算疑似植株的水肥方案的频次和用量差值，如果差值小于预设的近似阈值，则记为近似植株。

3.根据权利要求1或2所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于：所述用户交互数据还包括：植株当前所处生长阶段数据；

各个植株当前所处生长阶段数据分配至各个绿化模块主目录或子目录；

预建立的所述水肥方案数据库存储各个植株不同生长阶段的水肥方案，且水肥方案的调用规则包括：识别植株当前所处的生长阶段，调用对应生长阶段的水肥方案。

4.根据权利要求3所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，还包括：根据植株种群数据查找在网的植株成长周期，并基于所得的各个植株的历史生长阶段数据，计算和更新植株当前所处生长阶段。

5.根据权利要求4所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，所述方案筛选规则，其包括：

根据植株种群数据，计算同一子目录不同种类植株的占比；

选择占比最大的植株所对应的水肥方案。

6.根据权利要求5所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，还包括：

获取预布设于屋顶花园各个种植区的土壤参数传感器的反馈数据，并分配至各个绿化模块主目录或子目录；

各个反馈数据匹配至对应的各个控制器。

7.根据权利要求6所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法，其特征在于，还包括：根据反馈数据、水肥方案，计算各个绿化模块主目录或子目录的水肥流失参数，并根据流失参数调整水肥方案。

8.一种生长监管系统，其特征在于，包括：

节点控制器，其用作预布设的屋顶花园的自动施水肥设施的控制器；

云平台，其用于加载并执行如权利要求7所述的生态城市屋顶绿化模块生长监管方法的计算机程序；

其中，所述节点控制器包括：集成壳、控制主板、无线通讯模块、三叉管（1）和分管（2）；

所述控制主板电连接有无线通讯模块，且无线通讯模块连接于云平台；

同一屋顶花园的两个节点控制器的三叉管（1）相互连通，且三叉管（1）至少一个管端安装电控阀（7），并连通多个分管（2）；所述电控阀（7）电连接于控制主板；

各个所述分管（2）用于以管道延伸至各种植株的种植区，且进液口安装有通断控制单元（8），所述通断控制单元（8）电连接于控制主板。

9.根据权利要求8所述的生长监管系统，其特征在于：所述集成壳包括：

底盘（3），其一个盘面用作固定控制主板；

中柱（4），其固定于底盘（3）的一个盘面且朝向远离控制主板一侧延伸；

中间盘（5），其固定于中柱（4）的上端，且背离底盘（3）的一面环绕中柱（4）成型有环板（51）；

顶盖（6），其盖合环板（51）围设形成的空腔开口，且与三叉管（1）的一个管端呈转动连接；

其中，所述中间盘（5）的环绕中柱（4）开设有多个透水孔，透水孔位于环板（51）围设形成的空腔内；所述分管（2）的一端固定于中间盘（5），与透水孔连通，且另一端从底盘（3）和中间盘（5）之间伸出；

所述通断控制单元（8）包括：固定于顶盖（6）朝向中间盘（5）一侧的单元柱（81），单元柱（81）内嵌设有电磁铁（82），且外部套设有弹簧（83）；所述单元柱（81）远离顶盖（6）的一侧套设有滑套（84），滑套（84）一端与弹簧（83）固定，另一端固定有封板（841），所述封板（841）抵接盖合透水孔，且可被电磁铁（82）磁吸；所述电磁铁（82）电连接于控制主板。

10.根据权利要求1所述的生长监管系统，其特征在于：所述节点控制器电连接有土壤参数传感器。

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