CN105549571A - 迟菜心大田种植自动化系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于种植技术领域，公开了一种迟菜心大田种植自动化系统和方法，所述系统包括设置在迟菜心种植区的控制器、与控制器电性连接且用于实时获悉种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况的监测组件、与控制器电性连接且用于为控制器供电的电源、与控制器相互通信的后台监控组件，以及用于在控制器的控制下工作且对迟菜心进行灌溉、喷施农药和施肥的自动处理组件。本发明可以实时准确地监测种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况，并判断迟菜心是否处于逆境，进而采取自动灌溉、自动施肥、自动喷施农药、人工覆膜等人工干预措施，提高了肥料利用率和水资源利用率，使得迟菜心的产量、株高、可溶性还原糖和维生素C分别增加。

Description

迟菜心大田种植自动化系统和方法
技术领域
本发明属于种植技术领域，尤其涉及一种迟菜心大田种植自动化系统和方法。
背景技术
现有技术中，大面积的蔬菜种植已经成为一种趋势，且蔬菜的种植只能通过人工监控，在不同的时期通过人工施肥或其它处理。特别是在种植面积比较大的情况下，工作人员只能是定期去观看蔬菜的成长情况，不能实时获知蔬菜的成长情况和生长环境，不利于蔬菜的大面积和自动化种植。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种迟菜心大田种植自动化系统，其有效地提高了迟菜心大田种植的产量和品质。
本发明的技术方案是：提供了一种迟菜心大田种植自动化系统，包括设置在迟菜心种植区的控制器、与所述控制器电性连接且用于实时获悉种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况的监测组件、与所述控制器电性连接且用于为所述控制器供电的电源、与所述控制器相互通信的后台监控组件，以及用于在所述控制器的控制下工作且对迟菜心进行灌溉、喷施农药和施肥的自动处理组件。
本发明还提供了一种迟菜心大田种植自动化方法，包括以下步骤：
A、监测组件收集种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况数据，并将数据传输给控制器，由控制器传输给后台监控组件；
B、后台监控组件将接收的数据与预定阈值范围进行对比，判断采集的数据是否在预定阈值范围内，若在预定阈值范围内则继续监测，否则进行人工干预以使采集的数据在预定阈值范围内。
实施本发明的一种迟菜心大田种植自动化系统，具有以下有益效果：其通过安装监测组件，可以实时准确地监测种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况，设置后台监控组件可以判断迟菜心是否处于逆境，进而采取快速、有效的缓解措施，可有效解决逆境胁迫下迟菜心产量及品质降低的问题，同时也节省了人力，提高了肥料利用率和水资源利用率；当迟菜心生长遇到逆境时，通过自动灌溉、自动施肥、自动喷施农药、人工覆膜等的人工干预后，迟菜心的产量、株高、可溶性还原糖和维生素C分别增加了40％、10.3％、83.3％和62.3％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的迟菜心大田种植自动化系统结构框图(一)；
图2是本发明实施例提供的迟菜心大田种植自动化系统结构框图(二)；
图3是本发明实施例提供的迟菜心大田种植自动化的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
本发明实施例主要采用了农业物联网技术，即在控制系统范围中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤温度、土壤湿度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对作物种植区域进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为规模种植精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、提高经济效益的目的。
具体地，如图1所示，本发明实施例提供的迟菜心大田种植自动化系统包括控制器1、监测组件2、电源3、后台监控组件4和自动处理组件5。其中，控制器1设置在控制箱内，监测组件2与控制器1电性连接且用于实施获悉种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况，如空气温度、空气相对湿度和太阳辐射强度等。监测组件2可以是型号为JZH-016-D的传感器，其内集成了多种传感器和变送器。电源3与控制器1电性连接且用于为控制器1供电，该电源3可以是太阳能电板，也可以是蓄电池箱。后台监控组件4与控制器1相互通信，且用于接收控制器1发送的监测数据，并根据监测数据判断是否需要人工干预迟菜心的生长，若需要则通过控制器1控制自动处理组件5进行相应的处理，从而确保迟菜心正常生长。自动处理组件5与控制器1电性连接，且用于在控制器1的控制下工作，具体包括对种植区的迟菜心进行灌溉、喷施农药和施肥。
本发明实施例通过安装监测组件2，可以实时准确地监测种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况，设置后台监控组件4可以判断迟菜心是否处于逆境，进而采取快速、有效的缓解措施，可有效解决逆境胁迫下迟菜心产量及品质降低的问题，同时也节省了人力，提高了肥料利用率和水资源利用率；当迟菜心生长遇到逆境时，通过自动灌溉、自动施肥、自动喷施农药、人工覆膜等的人工干预后，迟菜心的产量、株高、可溶性还原糖和维生素C分别增加了40％、10.3％、83.3％和62.3％。
具体地，如图2所示，监测组件2包括光照传感器21、空气温湿度传感器22、土壤温湿度传感器23和摄像头24。其中，光照传感器21、空气温湿度传感器22、土壤温湿度传感器23和摄像头24分别与控制器1电性连接且将监测数据统一传输给控制器1。光照传感器21用于监测迟菜心种植区的光照强度，空气温湿度传感器22用于监测迟菜心种植区的空气温度和湿度，土壤温湿度传感器23用于监测迟菜心种植区的土壤温度和湿度，摄像头24用于拍摄迟菜心生长过程照片。另外，控制器1可以设定光照传感器21、空气温湿度传感器22、土壤温湿度传感器23和摄像头24采集数据的间隔时间，如每小时自动采集一次数据及进行拍照，传输控制器，再传输到后台监控组件4，进而实现远程监控。
进一步地，后台监控组件4包括云端模块41和后台装置42。其中，云端模块41与控制器1相互通信，且可用于存储种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况的监测数据。后台装置42与云端模块41相互通信且用于供技术人员观察。在本发明实施例中，后台装置42可以是电脑或手机等通信设备。
优选地，控制器1与云端模块41进行无线通信，云端模块41与后台装置42进行无线通信，以方便实现远程控制。
进一步地，自动处理组件5包括灌溉装置51、喷施农药装置52和施肥装置53。其中，灌溉装置51、喷施农药装置52和施肥装置53分别与控制器1电性连接，且分别设置在迟菜心种植区。灌溉装置51用于对迟菜心进行灌溉，喷施农药装置52用于对迟菜心进行农药喷施，施肥装置53用于对迟菜心进行施肥。可以理解的是，灌溉装置51、喷施农药装置52和施肥装置53均可以采用现有技术中相应的设备。
如图3所示，本发明实施例还提供了一种迟菜心大田种植自动化方法，其具体包括以下步骤：
S1、监测组件2收集种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况数据，并将数据传输给控制器1，由控制器1传输给后台监控组件4；
S2、后台监控组件4将接收的数据与预定阈值范围进行对比，判断采集的数据是否在预定阈值范围内，若在预定阈值范围内则继续监测，否则进行人工干预以使采集的数据在预定阈值范围内。
在上述步骤S1中，具体包括以下内容：光照传感器21监测迟菜心种植区的光照强度信息，空气温湿度传感器22监测迟菜心种植区的空气温度和湿度信息，土壤温湿度传感器23监测迟菜心种植区的土壤温度和湿度信息，摄像头24拍摄迟菜心生长过程照片，并统一将所述光照强度信息、空气温度和湿度信息、土壤温度和湿度信息和生产过程照片信息通过控制器1传输给后台监控组件4。
在上述步骤S2中，人工干预包括通过控制器1控制灌溉装置51对迟菜心种植区进行灌溉、通过控制器1控制喷施农药装置52对迟菜心种植区进行农药的喷施，以及通过控制器1控制施肥装置53对迟菜心种植区进行施肥。此外，人工干预还包括对迟菜心进行人工覆膜。
另外，预定阈值范围包括三叶期阈值范围、封行期阈值范围和抽薹期阈值范围，根据生产过程照片信息可以判断迟菜心处于三叶期或封行期或抽薹期，并相应选择预定阈值范围进行对比。
具体地，迟菜心主要包括三叶期、封行期和抽薹期三个时期，这三个时期主要包括空气温度、土壤湿度和太阳光照强度三个指标，同一指标在不同时期有不同的阈值范围。其中，迟菜心的三叶期，即幼苗期的指标及其相对应的预定阈值范围如下表所示：
迟菜心的封行期，即快速生长期的指标及其相对应的预定阈值范围如下表所示：
参数 参数范围
空气温度 15℃-30℃
土壤湿度 50％-80％
太阳光照强度 ≧7500Lux
迟菜心的抽薹期的指标及其相对应的预定阈值范围如下表所示：
参数 参数范围
空气温度 10℃-25℃
土壤湿度 40％-80％
太阳光照强度 ≧7500Lux
在本发明的一个具体实施例中，迟菜心的总生长天数为100天，采用的材料包括有机肥、蓝复肥(15-6-8)、钙肥(Ca≥150g/L)、氨基酸型有机碳肥(100-0-60，氨基酸100g/L，微量元素20g/L)和腐殖酸型有机碳肥(80-40-80-30A)。试验在种植基地小区进行。育苗25天移栽，移栽密度为18cm×22cm，每亩4000～5000株。每7-10天种一茬，每茬均含4个处理，每处理55m2，每茬面积220m2，共3茬。
其中，底肥(/667m2)：采用复合肥(15-6-8)25kg+有机肥200kg，撒施或翻耕时混匀于土中(9月15日前)。追肥(/667m2)：如下表所示，
迟菜心追肥具体时间及施肥量
需要注意的是，以上关键时期的天数为直播后的天数。
另外，农户常规施肥为：三叶期施芭田蓝25kg/亩、封行前施芭田蓝50kg/亩、抽薹前施芭田蓝75kg/亩，撒施。
具体地，针对不同时期的逆境处理方案如下：
三叶期(幼苗期)
封行期(快速生长期)
抽薹期(抽薹-采收)
上述冲施的腐殖酸型有机碳养分含量为：腐殖酸30g/L；冲施的液体钙肥养分含量为：Ca≥150g/L；冲施的氨基酸型有机碳养分含量为：氨基酸100g/L，微量元素20g/L。
实验结果如下表所示，
物联网监测结合人工干预对逆境胁迫下迟菜心产量和品质的影响
由上表可知，在农户常规施肥的基础上运用物联网及时进行人工干预的逆境处理对于迟菜心的产量和品质均有显著促进作用。相比逆境不处理，逆境处理的产量、株高、可溶性还原糖和维生素C分别增加了40％、10.3％、83.3％和62.3％。
因此，本发明实施例可达到以下有益效果：(1)智能监测环境气候与土壤墒情；(2)智能调控环境与水肥因子；(3)紧急状况即时报警；(4)按需供水、均匀灌溉；(5)定时定量精准施肥；(6)节水节肥、省时省力；(7)高效种植、优质优产；(8)病虫害智能诊断；(9)远程监控现场环境与作物生长状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种迟菜心大田种植自动化系统，其特征在于，包括设置在迟菜心种植区的控制器(1)、与所述控制器(1)电性连接且用于实时获悉种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况的监测组件(2)、与所述控制器(1)电性连接且用于为所述控制器(1)供电的电源(3)、与所述控制器(1)相互通信的后台监控组件(4)，以及用于在所述控制器(1)的控制下工作且对迟菜心进行灌溉、喷施农药和施肥的自动处理组件(5)。
2.如权利要求1所述的迟菜心大田种植自动化系统，其特征在于，所述监测组件(2)包括分别与所述控制器(1)电性连接且用于监测迟菜心种植区的光照强度的光照传感器(21)、用于监测迟菜心种植区的空气温度和湿度的空气温湿度传感器(22)、用于监测迟菜心种植区的土壤温度和湿度的土壤温湿度传感器(23)，以及用于拍摄迟菜心生长过程照片的摄像头(24)。
3.如权利要求1所述的迟菜心大田种植自动化系统，其特征在于，所述后台监控组件(4)包括与所述控制器(1)相互通信的云端模块(41)，以及与所述云端模块(41)相互通信且用于供技术人员观察的后台装置(42)。
4.如权利要求3所述的迟菜心大田种植自动化系统，其特征在于，所述控制器(1)与所述云端模块(41)进行无线通信，所述云端模块(41)与所述后台装置(42)进行无线通信。
5.如权利要求1所述的迟菜心大田种植自动化系统，其特征在于，所述自动处理组件(5)包括分别与所述控制器(1)电性连接且分别设置在迟菜心种植区的灌溉装置(51)、喷施农药装置(52)和施肥装置(53)。
6.一种迟菜心大田种植自动化方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、监测组件(2)收集种植区迟菜心生长的自然条件及生长状况数据，并将数据传输给控制器(1)，由控制器(1)传输给后台监控组件(4)；
B、后台监控组件(4)将接收的数据与预定阈值范围进行对比，判断采集的数据是否在预定阈值范围内，若在预定阈值范围内则继续监测，否则进行人工干预以使采集的数据在预定阈值范围内。
7.如权利要求6所述的迟菜心大田种植自动化方法，其特征在于，所述步骤A具体包括以下内容：光照传感器(21)监测迟菜心种植区的光照强度信息，空气温湿度传感器(22)监测迟菜心种植区的空气温度和湿度信息，土壤温湿度传感器(23)监测迟菜心种植区的土壤温度和湿度信息，摄像头(24)拍摄迟菜心生长过程照片，并统一将所述光照强度信息、空气温度和湿度信息、土壤温度和湿度信息和生产过程照片信息通过控制器(1)传输给后台监控组件(4)。
8.如权利要求7所述的迟菜心大田种植自动化方法，其特征在于，所述步骤B中的预定阈值范围包括三叶期阈值范围、封行期阈值范围和抽薹期阈值范围，根据所述生产过程照片信息判断迟菜心处于三叶期或封行期或抽薹期，并相应选择预定阈值范围进行对比。
9.如权利要求8所述的迟菜心大田种植自动化方法，其特征在于，所述三叶期阈值范围包括空气温度20℃-35℃、土壤湿度60％-85％、太阳光照强度≧7500Lux；所述封行期阈值范围包括空气温度15℃-30℃、土壤湿度50％-80％、太阳光照强度≧7500Lux；所述抽薹期阈值范围包括空气温度10℃-25℃、土壤湿度40％-80％、太阳光照强度≧7500Lux。
10.如权利要求6所述的迟菜心大田种植自动化方法，其特征在于，所述步骤B中的人工干预包括通过控制器(1)控制灌溉装置(51)对迟菜心种植区进行灌溉、通过控制器(1)控制喷施农药装置(52)对迟菜心种植区进行农药的喷施，以及通过控制器(1)控制施肥装置(53)对迟菜心种植区进行施肥。
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