基于动态生长监测的防风培育参数分析方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及植物生长监测技术领域，揭露了一种基于动态生长监测的防风培育参数分析方法及装置，包括：构建目标植物的动态生长有限元模型及目标防风网的防风网有限元模型；根据土壤参数构建土壤有限元模型，根据动态生长有限元模型

【技术实现步骤摘要】
基于动态生长监测的防风培育参数分析方法及装置


[0001]本专利技术涉及植物生长监测
，尤其涉及一种基于动态生长监测的防风培育参数分析方法及装置
。

技术介绍

[0002]在自然环境中，植物面临各种风力的影响，特别是在暴风雨等极端天气下，可能造成植物倒伏
、
断裂
、
脱落等损害，为了保护植物的生长和发展，防风培育成为一种重要的管理措施，需要对防风培育中的参数进行最佳设定，以保证植物的稳定生长和抗风能力
。
[0003]现有的防风培育参数通常是基于经验和静态观察设定的，如种植密度
、
支撑结构
、
风护网等，实际应用中，静态参数设置往往缺乏针对实际生长状况的个性化调整，无法充分考虑植物的生长特性和风场条件的变化，导致对防风培育参数设定方式过于单一，从而对进行防风培育参数分析时的精确度较低
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于动态生长监测的防风培育参数分析方法及装置，其主要目的在于解决进行防风培育参数分析时的精确度较低的问题
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于动态生长监测的防风培育参数分析方法，包括：
[0006]S1、
获取目标植物的动态生长参数，根据所述动态生长参数及预设的环境因子构建所述目标植物的动态生长有限元模型，根据预设的目标防风网的物理参数及预设的气象因子构建所述目标防风网的防风网有限元模型；
[0007]S2、<br/>根据预设的土壤参数构建土壤有限元模型，根据所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型生成防风培育有限元方程；
[0008]S3、
获取防风培育参数，利用预设的动态组合算法对所述防风培育参数进行动态组合，得到防风培育参数组合；
[0009]S4、
利用所述防风培育有限元方程根据所述防风培育参数组合计算所述目标植物的实时生长状态及实时防风阻力，根据所述实时生长状态及所述实时防风阻力计算所述目标植物的防风培育状态值，其中所述根据所述实时生长状态及所述实时防风阻力计算所述目标植物的防风培育状态值，包括：
[0010]S41、
利用预设的层次分析法确定所述实时生长状态的生长权重；
[0011]S42、
利用预设的层次分析法确定所述实时防风阻力的防风权重；
[0012]S43、
通过如下的状态值计算公式根据所述生长权重及所述防风权重计算所述目标植物的防风培育状态值：
[0013][0014]其中，
E
为所述防风培育状态值，
P1为所述生长权重，
P2为所述防风权重，
h
为植物高
度，
h
max
为植物最高高度，
Z
为所述实时防风阻力，
Z
max
为实时防风最大阻力；
[0015]S5、
根据所述防风培育状态值确定所述防风培育参数组合中的最佳防风培育参数，利用所述最佳防风培育参数对所述目标植物的防风培育措施进行分析
。
[0016]可选地，所述根据所述动态生长参数及预设的环境因子构建所述目标植物的动态生长有限元模型，包括：
[0017]根据所述目标植物的外形结构生成所述目标植物的植物外形有限元；
[0018]对所述植物外形有限元进行网格划分，得到植物外形网格有限元；
[0019]根据预设的边界约束条件对所述植物外形网格有限元添加网格边界约束，得到植物生长有限元；
[0020]将所述动态生长参数及所述环境因子添加至所述植物生长有限元中，得到所述动态生长有限元模型
。
[0021]可选地，所述根据预设的土壤参数构建土壤有限元模型，包括：
[0022]根据预设的土壤边界条件生成土壤体；
[0023]对所述土壤体进行离散化，得到离散土壤体；
[0024]根据所述土壤参数计算所述离散土壤体的弹性力学方程及水分运动方程；
[0025]根据所述弹性力学方程及所述水分运动方程生成所述土壤有限元模型，其中所述土壤有限元模型为：
[0026][0027]其中，
K
为全体刚度矩阵，
u
为节点位移向量，
F
为节点力向量，
C
水分容量系数矩阵，
W
为水分运动矩阵，
θ
为土壤中的水分含量，
Q
为水通量向量，
t
为时刻
。
[0028]可选地，所述根据所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型生成防风培育有限元方程，包括：
[0029]将所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型进行节点关联，得到有限元关联模型；
[0030]利用如下的载荷向量计算公式计算所述有限元关联模型的载荷向量：
[0031][0032]其中，
f
s
为土壤有限元模型中的外部荷载向量，
f
b
为边界荷载向量，
ρ
为土壤密度，
V
为土壤体积，
g
为重力加速度，
f
f
为防风网有限元模型中的荷载向量，
f
l
为防风网自身的重力荷载向量，
f
w
为防风网所受到的风荷载向量；
[0033]根据所述载荷向量及预设的位移向量生成所述防风培育有限元方程，其中所述防风培育有限元方程为：
[0034][0035]其中，
K(t)
为时间
t
时刻的全体刚度矩阵，
u
g
为动态生长有限元模型的位移向量，
u
s
为土壤有限元模型的位移向量，
u
f
为防风网有限元模型的位移向量，
f
g
为动态生长有限元模型中的外部荷载向量，
f
s
为土壤有限元模型中的外部荷载向量，
f
c
为防风网和树木的重力荷载向量，
f
f
为防风网有限元模型中的荷载向量，
f
w
(t)
为时间
t
时刻的风荷载向量
。
[0036]可选地，所述利用预设的动态组合算法对所述防风培育参数进行动态组合，得到防风培育参数组合，包括：
[0037]逐一获取所述防风培育参数中的参数指标；
[0038]利用如下的适应度函数及预设的参数区间计算所述参数指标中的最佳参数指标：
[0039][0040]其中，
f(x)
为所述适应度函数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于动态生长监测的防风培育参数分析方法，其特征在于，所述方法包括：
S1、
获取目标植物的动态生长参数，根据所述动态生长参数及预设的环境因子构建所述目标植物的动态生长有限元模型，根据预设的目标防风网的物理参数及预设的气象因子构建所述目标防风网的防风网有限元模型；
S2、
根据预设的土壤参数构建土壤有限元模型，根据所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型生成防风培育有限元方程；
S3、
获取防风培育参数，利用预设的动态组合算法对所述防风培育参数进行动态组合，得到防风培育参数组合；
S4、
利用所述防风培育有限元方程根据所述防风培育参数组合计算所述目标植物的实时生长状态及实时防风阻力，根据所述实时生长状态及所述实时防风阻力计算所述目标植物的防风培育状态值，其中所述根据所述实时生长状态及所述实时防风阻力计算所述目标植物的防风培育状态值，包括：
S41、
利用预设的层次分析法确定所述实时生长状态的生长权重；
S42、
利用预设的层次分析法确定所述实时防风阻力的防风权重；
S43、
通过如下的状态值计算公式根据所述生长权重及所述防风权重计算所述目标植物的防风培育状态值：其中，
E
为所述防风培育状态值，
P1为所述生长权重，
P2为所述防风权重，
h
为植物高度，
h
max
为植物最高高度，
Z
为所述实时防风阻力，
Z
max
为实时防风最大阻力；
S5、
根据所述防风培育状态值确定所述防风培育参数组合中的最佳防风培育参数，利用所述最佳防风培育参数对所述目标植物的防风培育措施进行分析
。2.
如权利要求1所述的基于动态生长监测的防风培育参数分析方法，其特征在于，所述根据所述动态生长参数及预设的环境因子构建所述目标植物的动态生长有限元模型，包括：根据所述目标植物的外形结构生成所述目标植物的植物外形有限元；对所述植物外形有限元进行网格划分，得到植物外形网格有限元；根据预设的边界约束条件对所述植物外形网格有限元添加网格边界约束，得到植物生长有限元；将所述动态生长参数及所述环境因子添加至所述植物生长有限元中，得到所述动态生长有限元模型
。3.
如权利要求1所述的基于动态生长监测的防风培育参数分析方法，其特征在于，所述根据预设的土壤参数构建土壤有限元模型，包括：根据预设的土壤边界条件生成土壤体；对所述土壤体进行离散化，得到离散土壤体；根据所述土壤参数计算所述离散土壤体的弹性力学方程及水分运动方程；根据所述弹性力学方程及所述水分运动方程生成所述土壤有限元模型，其中所述土壤有限元模型为：
其中，
K
为全体刚度矩阵，
u
为节点位移向量，
F
为节点力向量，
C
水分容量系数矩阵，
W
为水分运动矩阵，
θ
为土壤中的水分含量，
Q
为水通量向量，
t
为时刻
。4.
如权利要求1所述的基于动态生长监测的防风培育参数分析方法，其特征在于，所述根据所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型生成防风培育有限元方程，包括：将所述动态生长有限元模型
、
所述防风网有限元模型及所述土壤有限元模型进行节点关联，得到有限元关联模型；利用如下的载荷向量计算公式计算所述有限元关联模型的载荷向量：其中，
f
s
为土壤有限元模型中的外部荷载向量，
f
b
为边界荷载向量，
ρ
为土壤密度，
V
为土壤体积，
g
为重力加速度，
f
f
为防风网有限元模型中的荷载向量，
f
l
为防风网自身的重力荷载向量，
f
w
为防风网所受到的风荷载向量；根据所述载荷向量及预设的位移向量生成所述防风培育有限元方程，其中所述防风培育有限元方程为：其中，
K(t)
为时间
t
时刻的全体刚度矩阵，
u
g
为动态生长有限元模型的位移向量，
u
s
为土壤有限元模型的位移向量，
u
f
为防风网有限元模型的位移向量，
f
g
为动态生长有限元模型中的外部荷载向量，
f
s
为土壤有限元模型中的外部荷载向量，
f
c
为防风网和树木的重力荷载向量，
f
f
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀娟，徐道龙，陈启渊，张宇森，
申请(专利权)人：内蒙古科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：