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申请/专利权人：淄博市农业科学研究院;淄博数字农业农村研究院

摘要：本发明公开了基于RO逆渗透水处理的植物水培方法，涉及智能控制技术领域；所述方法包括：步骤1：定义水质参数向量，每个元素代表在该时刻的一种水质参数；步骤2：计算逆渗透膜初始时刻的水通量；使用水势模型和理查兹方程计算水通量的变化率；步骤3：空间搜索优化模型根据目标水质参数，从而找到在每个时间步的每个空间点集群的最佳位置和每个空间点集群的全局最佳位置；步骤4：实时采集植物所处的水溶液除水通量以外的其他的水质参数，使其不断逼近全局最佳位置所对应的水质参数中相应的水通量。本发明实现了对植物生长环境中水质参数的精准控制和优化，提高了水质的纯净度和营养性，实现了水资源的高效利用。

主权项：1.基于RO逆渗透水处理的植物水培方法，所述方法包括：步骤1：定义水质参数向量，每个元素代表在该时刻的一种水质参数；水通量为一个元素；设定目标水质参数向量；设置一个空间搜索优化模型，初始化空间搜索数量、最大迭代次数、惯性权重和学习因子；随机生成个空间点集群，每个空间点集群为一个水质参数向量，将这些空间点集群作为初始空间搜索体；随机初始化每个空间点集群的速度；根据空间点集群的速度更新其位置；步骤2：计算逆渗透膜初始时刻的水通量；使用水势模型和理查兹方程计算水通量的变化率；从而得到每个时刻的水通量分布函数；步骤3：空间搜索优化模型根据目标水质参数，在每个时间步迭代更新每个空间点集群的位置、速度和方向，以最小化每个空间点集群与目标水质参数的差异；从而找到在每个时间步的每个空间点集群的最佳位置和每个空间点集群的全局最佳位置；步骤4：实时采集植物所处的水溶液除水通量以外的其他的水质参数，并在初始空间搜索体找到与其最接近的空间点集群；然后根据该空间点集群的在该时间步的最佳位置，实时调整逆渗透膜的水通量和除水通量以外的其他水质参数，使其朝最佳位置移动；并根据该空间点集群的全局最佳位置，实时调整逆渗透膜的水水通量，使其不断逼近全局最佳位置所对应的水质参数中相应的水通量；水质参数包括：植物水溶液参数、渗透膜参数和输入溶液参数；所述植物水溶液参数至少包括：水势、盐度、pH值、溶解氧浓度、溶质浓度和悬浮物浓度；所述输入溶液参数至少包括：输入水势、输入盐度、输入pH值、输入溶解氧浓度、输入溶质浓度和输入悬浮物浓度；所述渗透膜参数至少包括：膜的渗透压、膜的表面电荷密度、膜的孔隙率、膜的厚度和膜的膜面积；步骤1中，定义水质参数向量为，其中表示第个水质参数；设定目标水质参数向量为；初始化空间搜索数量，最大迭代次数为，惯性权重，学习因子和；随机生成个空间点集群的水质参数向量作为初始空间搜索体；第个空间点集群的速度为一个向量表示为；其中，表示第个空间点集群对应的水质参数向量的第个元素的速度；针对水质参数向量的每个元素，设定其上限和下限，随机初始化每个空间点集群的速度；根据空间点集群的速度更新其位置；通过如下公式，随机初始化每个空间点集群的速度： ；其中，表示生成一个0到1之间的随机数；为水质参数向量中第个元素的取值范围的长度，等于其对应的上限减去下限；使用如下公式，计算逆渗透膜初始时刻的水通量： ；其中，为扩散系数随温度和压力变化的参数；为膜的膜面积；为膜的厚度；为初始时刻的溶质浓度；为输入溶质浓度，即溶质进入逆渗透膜之后的溶质浓度； 使用如下公式计算得到： ；其中，是溶质分子的动力学直径；是水分子的动力学直径；为膜的表面电荷密度；为温度；为压强；为室温温度，为设定值，取值范围为23到25；为膜的孔隙率；步骤2中通过如下公式，使用水势模型和理查兹方程计算水通量的变化率： ；其中，为水的粘度常数；为水势差，其值等于输入水势减去水势；是压力差；为盐度差，其值等于输入盐度减去盐度；为溶解氧浓度差，其值等于输入溶解氧浓度减去溶解氧浓度；为悬浮物浓度差，其值等于输入悬浮物浓度减去悬浮物浓度；为范特霍夫修正因子，使用如下公式计算得到： ；得到水通量分布函数为： ；其中，为水通量分布函数；步骤3具体包括：对于每个时间步和每个空间点集群，迭代执行以下过程：计算空间点集群的适应度值，即水质参数与目标水质参数之间的差异，作为目标函数值；根据空间点集群的适应度值，更新每个空间点集群的位置为当前时间步的最佳位置，同时更新空间点集群的速度和方向；将更新后的位置作为下一次迭代的起点；当达到最大迭代次数或满足停止条件时，停止迭代，将空间点集群的适应度值最大时对应的个体最佳位置，作为该空间点集群的全局最佳位置；目标函数值使用如下公式计算得到： ；其中，为目标函数值，也是适应度值；以水通量分布函数为约束条件，空间搜索优化模型根据目标水质参数，在每个时间步迭代更新每个空间点集群的位置，以最小化每个空间点集群与目标水质参数的差异；从而找到在每个时间步的每个空间点集群的最佳位置和全局最佳位置；对于每个时间步和每个空间点集群，使用如下公式，更新每个空间点集群的位置为当前最佳位置： ；使用如下公式，更新空间点集群的速度： ；其中，为膜的渗透压；为时刻的速度；使用如下公式，更新空间点集群的方向： ；其中，表示随机生成一个1到360的整数；为时刻的空间点集群方向；为时刻的空间点集群方向。

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