本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，更具體涉及基于智能水肥一體化的荔枝生長(zhǎng)平衡調(diào)控方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、水肥一體化是將水溶性肥料按照特定的比例混合，采用水肥同施、以水帶肥的方式直接施用，能減少施肥總量，提高水肥利用率。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)電子技術(shù)和水肥一體化的結(jié)合，能夠更加精準(zhǔn)的根據(jù)農(nóng)作物特別是果樹(shù)的澆水施肥，滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求，例如：中國(guó)專(zhuān)利cn111886997a，該發(fā)明涉及小麥作物噴灌水肥一體化控制系統(tǒng)及控制方法，包括蓄水桶、進(jìn)水口、水泵、出水口、壓力表、文丘里管、流量計(jì)、出肥口、止回閥、調(diào)壓器、電力線、繼電器、控制器、通信電纜、計(jì)算機(jī)、蠕動(dòng)泵、混肥罐、肥料桶、電磁閥，方法包括不同小麥生長(zhǎng)時(shí)期具體肥料的選用，肥料需求質(zhì)量、溶解度和混肥容量的設(shè)置，各肥液所需噴灑流量的計(jì)算，注肥總流量的計(jì)算，注肥泵電壓的計(jì)算，各種肥送入混肥罐時(shí)間的計(jì)算以及注肥時(shí)間的計(jì)算。本發(fā)明能夠滿足小麥不同生長(zhǎng)過(guò)程中的施肥要求。還例如：美國(guó)專(zhuān)利us8721759b1，一種農(nóng)業(yè)施肥方法，包括在要灌溉的農(nóng)田的上游灌溉系統(tǒng)內(nèi)連續(xù)原位生產(chǎn)一種或多種氮營(yíng)養(yǎng)生肥。原料(即硝酸，尿素，氫氧化銨，硝酸鈣和/或硝酸鎂)相互混合和/或與流動(dòng)的灌溉水流混合。流動(dòng)的灌溉水流減弱了產(chǎn)生的溶解放熱。將原料有效地連續(xù)地供給到灌溉系統(tǒng)干線或側(cè)臂反應(yīng)器的系統(tǒng)有效地實(shí)施了該方法。上述兩篇專(zhuān)利都解決了稅額日一體化的問(wèn)題，但是都沒(méi)有考慮到同一區(qū)域內(nèi)，不同的農(nóng)作物個(gè)體的發(fā)育情況和生長(zhǎng)情況并不完全相同，對(duì)水肥的需求時(shí)間也不同，因此上述個(gè)技術(shù)方案，不能解決精準(zhǔn)的澆水施肥的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了更好的解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于智能水肥一體化的荔枝生長(zhǎng)平衡調(diào)控方法，目標(biāo)區(qū)域包括多行目標(biāo)對(duì)象，相鄰兩行之間設(shè)置有澆水管道，并在每一目標(biāo)對(duì)象處設(shè)置有出水口，所述出水口通過(guò)電磁閥控制，所述方法包括如下步驟：

2、步驟s1：通過(guò)攝像裝置在目標(biāo)區(qū)域中心的上方第一高度拍攝所述目標(biāo)區(qū)域的第一深度圖像，并將所述目標(biāo)區(qū)域劃分成n個(gè)子區(qū)域，并在每一所述子區(qū)域的中心位置上方第二高度拍攝所述子區(qū)域的多個(gè)側(cè)面第二深度圖像；

3、步驟s2：基于所述第一深度圖像和多個(gè)所述第二深度圖像映射到三維空間獲取每一目標(biāo)對(duì)象的三維圖像，并基于所述三維圖像獲取每一所述目標(biāo)對(duì)象的特征數(shù)據(jù)和生殖數(shù)據(jù)，并基于每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)將全部所述目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行聚類(lèi)，獲取聚類(lèi)簇；

4、步驟s3：根據(jù)每一所述聚類(lèi)簇中所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)及所述目標(biāo)對(duì)象的第一生長(zhǎng)指數(shù)和第二生長(zhǎng)指數(shù)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)；

5、步驟s4：根據(jù)所述目標(biāo)對(duì)象的所述第一生長(zhǎng)指數(shù)和所述第二生長(zhǎng)指數(shù)、預(yù)測(cè)的降水量及所述目標(biāo)對(duì)象的缺水狀態(tài)生成所述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)，基于每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)和所述目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)生成所述目標(biāo)區(qū)域的水肥地圖；

6、步驟s5：根據(jù)所述水肥地圖對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中每一所述目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行澆水和施肥。

7、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s1包括：

8、步驟s11：獲取所述目標(biāo)區(qū)域的中心位置，并在所述中心位置上方所述第一高度通過(guò)所述攝像裝置拍攝所述目標(biāo)區(qū)域的所述第一深度圖像，其中所述攝像裝置為航拍器；

9、步驟s12：將所述目標(biāo)區(qū)域劃分成n個(gè)所述子區(qū)域，其中每一所述子區(qū)域包括相鄰兩行多個(gè)所述目標(biāo)對(duì)象；

10、步驟s13：在每一所述子區(qū)域的中心位置上方所述第二高度處調(diào)整所述攝像裝置攝像頭朝向所述子區(qū)域并旋轉(zhuǎn)一周獲取多個(gè)所述第二深度圖像，其中所述第一高度高于所述第二高度。

11、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s2包括：

12、步驟s21：將所述第一深度圖像和多個(gè)所述第二深度圖像按照坐標(biāo)位置關(guān)系進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換并映射到同一所述三維空間中獲取每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述三維圖像；

13、步驟s22：根據(jù)每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述三維圖像計(jì)算每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述特征數(shù)據(jù)和所述生殖數(shù)據(jù)，所述特征數(shù)據(jù)包括所述目標(biāo)對(duì)象的株高、葉覆蓋面積和葉重疊率，其中所述生殖數(shù)據(jù)包括花苞、花開(kāi)及結(jié)果數(shù)量中的至少一項(xiàng)；

14、步驟s23：基于所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)對(duì)相鄰兩行的所述目標(biāo)對(duì)象以設(shè)定窗口進(jìn)行聚類(lèi)，并獲取m個(gè)所述聚類(lèi)簇；

15、其中，所述設(shè)定窗口的寬度為n個(gè)所述目標(biāo)對(duì)象的間距，n的取值為每行所述目標(biāo)對(duì)象總數(shù)的1/5，m的取值為大于等于3的正整數(shù)。

16、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s3包括：

17、步驟s31：在所述聚類(lèi)簇中所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)都小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)所述目標(biāo)對(duì)象的所述特征數(shù)據(jù)中的葉覆蓋面積、株高、枝條密度進(jìn)行加權(quán)計(jì)算所述目標(biāo)對(duì)象的第一生長(zhǎng)指數(shù)，并將所述生長(zhǎng)指數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)指數(shù)進(jìn)行比較，獲取比較結(jié)果，在所述比較結(jié)果為所述第一生長(zhǎng)指數(shù)大于等于所述標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)指數(shù)時(shí)，獲取正常的第一施肥數(shù)據(jù)，在所述比較結(jié)果為所述第一生長(zhǎng)指數(shù)小于所述標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)指數(shù)時(shí)，基于所述比較結(jié)果及所述第一施肥數(shù)據(jù)生成第二施肥數(shù)據(jù)；

18、步驟s32：在所述聚類(lèi)簇中所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)中的任意一項(xiàng)大于等于所述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，基于所述生殖數(shù)據(jù)計(jì)算所述目標(biāo)對(duì)象的第二生長(zhǎng)指數(shù)，并根據(jù)所述目標(biāo)對(duì)象的所述第二生長(zhǎng)指數(shù)獲取第三施肥數(shù)據(jù)；

19、步驟s33：將所述目標(biāo)對(duì)象對(duì)應(yīng)的所述第一施肥數(shù)據(jù)、所述第二施肥數(shù)據(jù)或者所述第三施肥數(shù)據(jù)作為所述目標(biāo)對(duì)象的所述目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)。

20、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s4包括：

21、步驟s41：根據(jù)所述目標(biāo)對(duì)象的所述第一生長(zhǎng)指數(shù)計(jì)算第一澆水量，在所述第一澆水量的基礎(chǔ)上根據(jù)所述第二生長(zhǎng)指數(shù)獲取第二澆水量，還根據(jù)所述第二深度圖像獲取每一所述目標(biāo)對(duì)象的缺水狀態(tài)，并基于所述缺水狀態(tài)調(diào)整所述第二澆水量至第三澆水量，還根據(jù)預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)所述目標(biāo)區(qū)域的所述降水量，將所述第三澆水量和所述降水量的差作為目標(biāo)澆水量，并將所述目標(biāo)澆水量和通過(guò)所述缺水狀態(tài)獲取的目標(biāo)澆水時(shí)間作為所述目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)；

22、步驟s42：計(jì)算所述目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)中所述目標(biāo)澆水時(shí)間和所述目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)中所述目標(biāo)施肥時(shí)間的時(shí)間交集，并將所述時(shí)間交集作為所述目標(biāo)對(duì)象的水肥時(shí)間，并將所述水肥時(shí)間、所述目標(biāo)澆水量、所述目標(biāo)施肥種類(lèi)和所述目標(biāo)施肥量標(biāo)注在所述三維空間中每一所述目標(biāo)對(duì)象所在位置生成所述水肥地圖。

23、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述步驟s5包括：

24、步驟s51：獲取相鄰兩行中具有相同的所述目標(biāo)施肥種類(lèi)的聚類(lèi)簇中的全部所述目標(biāo)對(duì)象作為水肥對(duì)象，并計(jì)算所述水肥對(duì)象對(duì)應(yīng)所述目標(biāo)施肥種類(lèi)的施肥總量，在開(kāi)始澆水時(shí)，第一水泵以第一速度向澆水管道中排水，第二水泵以第二速度將所述目標(biāo)施肥種類(lèi)對(duì)應(yīng)的肥液排放到所述出水管中，其中，單位時(shí)間內(nèi)第二水泵排出的肥液重量與單位時(shí)間內(nèi)所述第一水泵排出水重量加所述肥液重量之和的比值等于施肥濃度，所述施肥濃度為所述水肥對(duì)象中所述目標(biāo)施肥量與所述目標(biāo)施肥量加所述目標(biāo)澆水量之和比值的最大值；

25、步驟s52：在所述施肥濃度與所述水肥對(duì)象對(duì)應(yīng)出水口的第一出水量乘積大于等于所述水肥對(duì)象的所述目標(biāo)施肥量時(shí)，關(guān)閉所述水肥對(duì)象對(duì)應(yīng)的電磁閥開(kāi)關(guān)，在所述第二水泵排液量與所述施肥總量相等且所述水肥對(duì)象的電磁閥開(kāi)關(guān)全部為關(guān)閉時(shí)，所述第二水泵停止排液；將所述第一出水量大于等于所述目標(biāo)澆水量與所述目標(biāo)施肥量之和的所述水肥對(duì)象作為第一對(duì)象，打開(kāi)所述第一對(duì)象的所述電磁閥開(kāi)關(guān)，所述第一水泵以第三速度進(jìn)行排水，并在所述第一對(duì)象對(duì)應(yīng)出水口的全部出水量大于等于目標(biāo)澆水量與目標(biāo)施肥量之和時(shí)，關(guān)閉所述第一對(duì)象對(duì)應(yīng)的所述電磁閥，其中所述第一速度小于所述第三速度；

26、步驟s53：重復(fù)所述步驟s51和所述步驟s52至完成每一所述目標(biāo)對(duì)象的澆水施肥，并關(guān)閉所述第一水泵。

27、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)包括目標(biāo)施肥種類(lèi)、目標(biāo)施肥量及目標(biāo)施肥時(shí)間。

28、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述第二生長(zhǎng)指數(shù)為所述生殖數(shù)據(jù)中的花苞數(shù)量、花開(kāi)數(shù)量及結(jié)果數(shù)量進(jìn)行加權(quán)，其中，所述結(jié)果數(shù)量的權(quán)重最大，所述花苞數(shù)量和所述花開(kāi)數(shù)量次之。

29、作為本發(fā)明一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述聚類(lèi)簇包括幼年時(shí)期的荔枝樹(shù)聚類(lèi)簇及不同發(fā)育階段的荔枝樹(shù)聚類(lèi)簇。

30、本發(fā)明還提供一種基于智能水肥一體化的荔枝生長(zhǎng)平衡調(diào)控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述的方法，所述系統(tǒng)包括：

31、攝像裝置，用于在目標(biāo)區(qū)域中心的上方第一高度拍攝所述目標(biāo)區(qū)域的第一深度圖像，并將所述目標(biāo)區(qū)域劃分成n個(gè)子區(qū)域，并在每一所述子區(qū)域的中心位置上方第二高度拍攝所述子區(qū)域的多個(gè)側(cè)面第二深度圖像；

32、映射單元，用于基于所述第一深度圖像和多個(gè)所述第二深度圖像映射到三維空間獲取每一所述目標(biāo)對(duì)象的三維圖像，并基于所述三維圖像獲取每一所述目標(biāo)對(duì)象的特征數(shù)據(jù)和生殖數(shù)據(jù)，

33、聚類(lèi)單元，用于基于每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)將全部所述目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行聚類(lèi)，獲取聚類(lèi)簇；

34、計(jì)算單元配置為：根據(jù)每一所述聚類(lèi)簇中所述目標(biāo)對(duì)象的所述生殖數(shù)據(jù)及所述目標(biāo)對(duì)象的第一生長(zhǎng)指數(shù)和第二生長(zhǎng)指數(shù)獲取所述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)；根據(jù)所述目標(biāo)對(duì)象的所述第一生長(zhǎng)指數(shù)和所述第二生長(zhǎng)指數(shù)、預(yù)測(cè)的降水量及所述目標(biāo)對(duì)象的缺水狀態(tài)生成所述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)，基于每一所述目標(biāo)對(duì)象的所述目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)和所述目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)生成所述目標(biāo)區(qū)域的水肥地圖；

35、控制單元，用于根據(jù)所述水肥地圖對(duì)所述目標(biāo)區(qū)域中每一所述目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行澆水和施肥。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果至少如下所述：

37、本發(fā)明通過(guò)獲取上述目標(biāo)區(qū)域的第一深度圖像及子區(qū)域的多個(gè)側(cè)面第二深度圖像為獲取三維空間中每一目標(biāo)對(duì)象的三維圖像奠定基礎(chǔ)，并從上述三維圖像中獲取目標(biāo)對(duì)象的葉覆蓋面積，并將上述目標(biāo)對(duì)象的株高度、枝條密度、葉重疊率和葉覆蓋面積作為上述目標(biāo)對(duì)象的特征數(shù)據(jù)，將目標(biāo)對(duì)象的花苞、花簇及果簇?cái)?shù)量中的至少一項(xiàng)作為上述目標(biāo)對(duì)象的生殖數(shù)據(jù)，并在將相鄰行的上述目標(biāo)對(duì)象基于上述生殖數(shù)據(jù)以設(shè)定窗口進(jìn)行聚類(lèi)，通過(guò)計(jì)算上述目標(biāo)對(duì)象的第一生長(zhǎng)指數(shù)獲取上述幼年時(shí)期荔枝樹(shù)的目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)；在聚類(lèi)簇中目標(biāo)對(duì)象的生殖數(shù)據(jù)中任意一項(xiàng)大于等于上述預(yù)設(shè)閾值時(shí)，即目標(biāo)對(duì)象處于成年時(shí)期，計(jì)算上述目標(biāo)對(duì)象的第二生長(zhǎng)指數(shù)，并基于上述聚類(lèi)簇中目標(biāo)對(duì)象的第二生長(zhǎng)指數(shù)獲取該聚類(lèi)簇中每一目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)每一聚類(lèi)簇中每一目標(biāo)對(duì)象的精準(zhǔn)施肥，由于幼年時(shí)期的荔枝樹(shù)只需要根據(jù)荔枝樹(shù)的第一生長(zhǎng)指數(shù)即生長(zhǎng)的茂盛程度來(lái)計(jì)算第一澆水量，但是對(duì)于成年時(shí)期處于發(fā)育階段的荔枝樹(shù)除了要滿足自身生長(zhǎng)需要的水分以外還要對(duì)荔枝樹(shù)的第二生長(zhǎng)指數(shù)即果實(shí)或者花苞即開(kāi)花的多少在上述第一澆水量的基礎(chǔ)上額外的增加水分至第二降水量以滿足花苞開(kāi)花結(jié)果或者果實(shí)的膨大成熟，同時(shí)上述目標(biāo)對(duì)象的澆水量還受每一目標(biāo)對(duì)象的缺水狀態(tài)及預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的降水量的影響，并基于該影響調(diào)整上述第二澆水量至目標(biāo)澆水量，通過(guò)上述技術(shù)方案獲取每一上述目標(biāo)對(duì)象的準(zhǔn)確的澆水量，從而促進(jìn)上述目標(biāo)對(duì)象的平衡生長(zhǎng)；還根據(jù)上述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)澆水時(shí)間與上述目標(biāo)施肥時(shí)間的交集作為目標(biāo)對(duì)象的水肥時(shí)間，將每一上述目標(biāo)對(duì)象的上述水肥時(shí)間、目標(biāo)澆水量及目標(biāo)施肥種類(lèi)、目標(biāo)施肥量在上述三維空間中標(biāo)注出來(lái)生成上述水肥地圖，從而可以精準(zhǔn)的獲取每一上述目標(biāo)對(duì)象的目標(biāo)澆水?dāng)?shù)據(jù)和目標(biāo)施肥數(shù)據(jù)，由于在對(duì)上述目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行澆水施肥時(shí)，對(duì)目標(biāo)施肥種類(lèi)相同的上述目標(biāo)對(duì)象同時(shí)進(jìn)行施肥澆水，提高澆水施肥的效率。