1930. 灌溉农田(irrigation)

该博客讨论了在农田灌溉问题中如何构建最低成本的供水管网。农夫约翰面临的问题是每条管道的建设成本至少为C,他需要找到一种方式连接所有农田以确保最低总成本。这个问题可以通过最小生成树算法来解决,但需要筛选出代价大于等于C的边进行连接。博客提供了样例输入、输出以及数据范围,并解释了如何应用最小生成树算法解决这个问题。

1930. 灌溉农田(irrigation)

题目描述
由于最近缺少降雨,农夫约翰决定在他的N块农田之间建立一个供水管网。每块的位置可以用一个二维坐标来表示(xi,yi),在第i块地和第j块地之间修建一个管道的话,代价是(xi - xj)^2 + (yi - yj)^2。农夫约翰想要建立一个花费代价最小的供水管网,使得他所有的地都能被连接在一起(使得水能够通过一系列的管道流到各个田地里去)。不幸的是,建造管道的人拒绝建造花费代价小于C的单条管道。请帮助约翰计算最少需要花费多少代价,才能建成这个供水管网。

输入
第一行是两个正整数N和C。
第2行到第N+1行,每行两个整数,表示xi和yi。

输出
输出建立供水管网的最小代价,如果不能建立供水管网,就输出-1。

样例输入

3 11 
0 2 
5 0 
4 3

样例输出

46

数据范围限制
1<=N<=2000,0<=xi,yi<=1000。

提示
样例中,约翰不能在(4,3)和(5,0)之间建立管道,因为这个管道的代价是10。因此,他只能在(0,2)和(5,0)之间修建一条管道,花费是29,在(0,2)和(4,3)之间修建一条管道,花费是17,所以总的最小花费是29+17=46。

思路:
这是一道典型的最小生成树。因为农夫想要代价最小,所以只需n-1条边,然后保证n-1条边权和最小。故可以用最小生成树。
唯一考虑只有边权>=花费代价C,才能加边。

#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<cstring>
#define fre(x) freopen(#x".in","r",stdin),freopen(#x".out","w",stdout);
using namespace std;
const int INF=2147483647;
long long n,m,a[2010],b[2010],c[2010][
基于流量计的农田智能灌溉系统设计方案需要结合传感器技术、自动控制、数据分析和通信网络等多个技术领域,以实现对灌溉量的精确控制和高效管理。以下是系统设计方案的核心内容: ### 系统架构设计 系统总体架构可分为四个层级: 1. **感知层**:部署在农田中的各类传感器和执行器,包括土壤湿度传感器、气象传感器、流量计、电磁阀等,用于实时采集土壤分、环境参数以及流状态等数据。 2. **通信层**:采用无线通信模块(如LoRa、NB-IoT、ZigBee等)将感知层采集的数据传输至控制中心,并接收控制指令[^2]。 3. **控制层**:由中央控制器(如单片机、PLC或嵌入式系统)组成,负责数据处理、决策判断,并根据设定策略控制灌溉设备的启停。 4. **应用层**:包括上位机管理系统、远程监控平台或移动应用,用于远程监控系统运行状态、设置灌溉策略、查看历史数据等[^3]。 ### 核心功能模块设计 #### 1. 流量计模块 流量计作为系统核心传感器之一,用于实时监测灌溉管道中的流速度与累计流量。推荐使用电磁流量计或超声波流量计,其具备高精度、无机械磨损、抗干扰能力强等优点。流量数据将用于: - 实时监测灌溉量 - 控制灌溉时间与流量阈值 - 预警异常流量(如泄漏或堵塞)[^4] #### 2. 控制逻辑模块 系统采用基于设定阈值的闭环控制策略,结合土壤湿度传感器与流量计数据,实现动态灌溉决策。例如: - 当土壤湿度低于设定阈值且流量计检测到供正常时,启动泵和电磁阀进行灌溉。 - 当累计流量达到预设值或土壤湿度恢复至理范围时,自动关闭灌溉设备。 #### 3. 数据分析与优化模块 通过采集历史灌溉数据、气象数据和作物生长周期信息,系统可进行灌溉策略优化,例如: - 利用机器学习算法预测不同作物的需量 - 结合气象预报调整灌溉计划 - 基于Simulink仿真对控制策略进行验证和优化[^1] #### 4. 报警与故障诊断模块 系统应具备异常状态检测功能,例如: - 当流量计读数异常时,触发报警机制 - 检测设备故障(如泵过载、阀门卡死)并发维护提醒 ### 系统部署与控制流程 1.灌溉主干管道中安装流量计,连接至控制单元。 2. 控制单元通过采集土壤湿度、环境温湿度、光照强度等参数,结合流量计数据进行综合判断。 3. 控制单元通过继电器或PLC控制泵和电磁阀的启停。 4. 系统运行数据上传至云端平台,支持远程监控与管理。 ### 控制流程示例代码(基于Arduino) ```cpp #include <Wire.h> #include <LiquidCrystal_I2C.h> // 定义传感器引脚 #define SOIL_MOISTURE_PIN A0 #define FLOW_SENSOR_PIN 2 // 定义阈值 int soilThreshold = 500; // 土壤湿度阈值 float flowThreshold = 10.0; // 流量阈值(升) // 变量定义 volatile uint32_t pulseCount = 0; float flowRate = 0.0; unsigned long oldTime = 0; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); void setup() { pinMode(SOIL_MOISTURE_PIN, INPUT); pinMode(FLOW_SENSOR_PIN, INPUT); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(FLOW_SENSOR_PIN), pulseCounter, RISING); lcd.init(); lcd.backlight(); } void loop() { int soilValue = analogRead(SOIL_MOISTURE_PIN); unsigned long currentTime = millis(); if (currentTime - oldTime > 1000) { // 每秒更新一次流量 flowRate = (pulseCount * 60 / 7.5); // 根据传感器参数计算流量 pulseCount = 0; oldTime = currentTime; } // 控制逻辑 if (soilValue < soilThreshold && flowRate < flowThreshold) { // 启动泵 digitalWrite(3, HIGH); lcd.clear(); lcd.print("Irrigation ON"); } else { // 关闭泵 digitalWrite(3, LOW); lcd.clear(); lcd.print("Irrigation OFF"); } delay(1000); } void pulseCounter() { pulseCount++; } ``` ###
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