CN106358997A - 一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法 - Google Patents

一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法。所述基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，包括：灌溉施肥系统、信息监测系统、微控制单元、云端服务器和控制终端等。所述基于云计算的智能灌溉施肥使用上述基于云计算的智能灌溉施肥系统。所披露的基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法可根据传感器信息精准确定不同区域作物的生长环境信息，由云端服务器根据作物生长规律制定相应的适宜的灌溉施肥制度，由微控制单元控制水泵、施肥器工作，并根据不同区域作物的不同灌溉制度有选择的启闭不同灌溉施肥管道的电磁阀，以进行针对不同区域的作物进行有选择的灌溉施肥，从而实现精准灌溉和施肥，杜绝不必要的水肥浪费。

Description

一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法
技术领域
本发明涉及农业水肥一体化技术领域，具体来说，披露了一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法。
背景技术
农田灌溉技术与设备是保障国家粮食供给安全和推进现代化农业发展的重要支撑。我国农业灌溉用水约占用水总量的60％以上，农业用水效率总体还较低，浪费现象比较普遍、严重。开展田间高效智能灌溉技术这一农业关键共性问题研究，是我国农业可持续发展的重要保证。
灌溉施肥技术已经从“高端农业”、“形象工程”开始向普及应用发展，当前我国已经具备了大力发展水肥一体化的有利条件。灌溉施肥设备应当满足当地农业生产及灌溉、施肥需要，保证灌溉系统安全可靠。
随着互联网技术、云计算技术、自动化技术、信息化技术的迅猛发展和推广应用，将其与农业生产及灌溉施肥科学有效的结合起来，重点解决与灌溉系统配套问题，同时在施肥精度、自动控制和智能控制方面进一步提高，从而促进水肥一体化技术向精准农业、配方施肥、自动化信息化及施肥技术规范标准化方向发展。
发明内容
本发明提出了一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及方法。
一种基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，包括：灌溉施肥系统，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；信息监测系统，用于实时监测和追踪所处区域的植物生长环境数据；微控制单元，用于接收信息监测系统实时监测和追踪田间的植物生长环境数据，以及将数据发送给云端服务器，同时接收来自云端服务器的指令，开启或关闭水泵和电磁阀；云端服务器和控制终端。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述灌溉施肥系统包括灌水器、施肥器、水泵、流量计、管路；其中，所述水泵安装有无线信号接收器，施肥器上安装有电磁阀，电磁阀与无线信号接收器相连接，不同灌溉施肥管路支路负责不同区域的灌溉施肥，不同灌溉施肥管路支路上均安装电磁阀与无线信号接收器；电磁阀负责输水施肥管路的开启和关闭；无线信号接收器负责接收水泵或电磁阀的启闭信号，以控制水泵和电磁阀动作；所述灌溉施肥系统通过喷灌、微灌、低压管道提供灌溉和施肥，对于不同的灌溉方式，对应的灌水器分别为喷头、滴头和给水栓，目标服务区域为大田或温室区域；其中对于用于温室区域的灌溉施肥系统，还包括通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统，分别负责调节温室的通风情况和光照情况。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述信息监测系统包括土壤水分传感器、土壤盐分传感器、温度传感器、光照传感器；所述监测系统根据传感器工作范围，在田间分区域进行安装，负责实时监测和追踪所处区域的植物生长环境数据，所述环境数据包括土壤含水量、温度、盐分以及光照、温度数据。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述微控制单元由单片机、信号接收器与信号发送器组成。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述云端服务器包括数据处理和存储功能，根据信息监测系统需求特殊定制，具有大数据分析处理、实时数据处理与提取、历史数据分析与处理、异常数据预警报告、建议方案生成与存储功能，为灌溉施肥系统提供不同作物、不同生长时期在不同灌溉方式下的灌水量与灌水时长、施肥量与施肥时长数据。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述远程控制终端是windows操作系统、Android操作系统、IOS操作系统下的移动终端和非移动终端。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥系统中，其特征在于，所述系统数据传输模块为联系云端和各个信息监测系统的纽带，采用3G、4G、宽带方式实现。终端接收通知的方式分为：APP实时查询、IE寻址、应急短信通知等。
一种基于云计算的智能灌溉施肥方法，其特征在于，使用上述基于云计算的智能灌溉施肥系统，首先由信息监测系统实时监测作物生长环境，并将该信息实时发送给系统的微控制单元，微控制单元将信息传输给云端服务器，由云端服务器将信息实时传输给远程控制终端；同时云端服务器将植物所处生长阶段内所需水分、养分以及光照和温度等信息传输给远程控制终端和微控制单元，并将灌溉施肥方案同步传输给远程控制终端；
远程控制终端享有控制优先权，根据云端服务器提供信息实时地实施远程监控，并通过自动或人为输入指令方式确定作物所需灌水量、灌水时长和施肥量及施肥时长，并将命令经云端服务器发送给微控制单元，由微控制单元控制灌溉施肥系统进行工作。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥方法中，其特征在于，当远程控制终端网络不通或者系统控制人员因其他原因不能实时控制灌溉系统时，由微控制单元根据云端服务器提供的信息自动对作物进行灌溉施肥。
可选的，在所述基于云计算的智能灌溉施肥方法中，其特征在于，当所述基于云计算的智能灌溉施肥系统用于温室时，系统微控制单元根据云端服务器制定方案同时对温室的通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统进行调节，以满足作物生长需要的温度和光照条件。
综上所见，所披露的基于云计算的智能灌溉施肥系统根据传感器信息精准确定不同区域作物的生长环境信息，由云端服务器根据作物生长规律制定相应的适宜的灌溉施肥制度，由微控制单元控制水泵、施肥器工作，并根据不同区域作物的不同灌溉制度有选择的启闭不同灌溉施肥管道的电磁阀，以进行针对不同区域的作物进行有选择的灌溉施肥，从而实现精准灌溉和施肥，杜绝不必要的水肥浪费。
附图说明
图1是本发明实施例中基于云计算的智能灌溉施肥系统模块示意图。
图2是本发明实施例中基于云计算的智能灌溉施肥系统的结构示意图。
附图标记说明：
云端服务器-1、信息监测系统-2、远程控制终端-3、微控制单元-4、灌溉施肥系统-5、水源-6、水泵-7、施肥器-8、电磁阀-9、喷头-10、喷灌区-11、滴头-12、滴灌区-13、给水栓-14、低压管道灌溉区-15。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明所述的一种基于云计算的智能灌溉施肥系统及工作原理做进一步说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
一种基于云计算的智能灌溉施肥系统，包括：灌溉施肥系统5、信息监测系统2、微控制单元4、云端服务器1、控制终端3等。
所述灌溉施肥系统5为农田提供作物生长所需水、肥料，可为喷灌、微灌、低压管道区域提供灌溉和施肥，也可分为大田灌溉和温室灌溉区域。具体地，所述灌溉施肥系统5可包括灌水器、施肥器8、水泵7、流量计、管路等。水泵7安装有无线信号接收器，施肥器8上安装有电磁阀9，电磁阀9与无线信号接收器相连接，不同灌溉施肥管路支路负责不同区域的灌溉施肥，不同灌溉施肥管路支路上均安装电磁阀9与无线信号接收器。电磁阀9负责输水施肥管路的开启和关闭，无线信号接收器负责接收水泵7或电磁阀9的启闭信号，以控制水泵7和电磁阀9动作。对于不同的灌溉方式，其对应的灌水器分别为喷头10、滴头12和给水栓14等。对于温室灌溉施肥系统，还包含有通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统，分别负责调节温室的通风情况和光照情况。
所述信息监测系统2包括土壤水分传感器、土壤盐分传感器、温度传感器、光照传感器等。监测系统根据传感器工作范围，在田间分区域进行安装，负责实时监测和追踪所处区域的植物生长环境数据，例如土壤含水量、温度、盐分以及光照、温度等情况。
所述微控制单元4由单片机、信号接收器与信号发送器组成，负责接收信息监测系统2实时监测信息和追踪田间的土壤含水量、温度和盐分变化情况，以及将信息发送给云端服务器1；同时接收来自云端服务器1的指令，开启或关闭相应的水泵7和电磁阀9。
所述云端服务器1包括数据处理和存储功能，根据信息监测系统2需求特殊定制，具有大数据分析处理、实时数据处理与提取、历史数据分析与处理、异常数据预警报告、建议方案生成与存储功能。可为灌溉施肥系统5提供不同作物不同生长时期在不同灌溉方式下的灌水量与灌水时长，以及施肥量与施肥时长。
所述远程控制终端3，例如，可以是windows操作系统、Android操作系统、IOS操作系统下的移动终端和非移动终端，例如：手机、PDA、平板电脑、笔记本等。终端接收通知的方式分为：APP实时查询、IE寻址、应急短信通知等。
所述系统数据传输模块为联系云端和各个信息监测系统2的纽带，采用3G、4G、宽带等方式实现。
本发明所披露的基于云计算的智能灌溉施肥系统可实时监测和追踪不同区域植物生长环境如土壤中的水分、养分以及光照和温度，并据此针对该区域作物生长阶段的需求进行按需分区精准灌溉施肥，整个过程可由人工远程操作，也可由云端服务器1智能操作，实现作物灌溉施肥的精准化和智能化，做到因地制宜，实现高效节水节肥。
本发明所披露的基于云计算的智能灌溉施肥系统工作时，首先由信息监测系统2实时监测作物生长环境，并将该信息实时发送给系统的微控制单元4，微控制单元4将信息传输给云端服务器1，由云端服务器1将信息实时传输给远程控制终端3；同时云端服务器1将植物所处生长阶段内所需水分、养分以及光照和温度等信息传输给远程控制终端3和微控制单元4，并将灌溉施肥方案同步传输给远程控制终端3。
远程控制终端3享有控制优先权，可根据云端服务器1提供信息实时地实施远程监控，并通过自动或人为输入指令等方式确定作物所需灌水量、灌水时长和施肥量及施肥时长，并将命令经云端服务器1发送给微控制单元4，由微控制单元4控制灌溉施肥系统5进行工作。当远程控制终端3网络不通或者系统控制人员因其他原因不能实时控制灌溉系统时，可设置由微控制单元4根据云端服务器1提供的信息自动对作物进行灌溉施肥。当系统用于温室时，系统微控制单元4根据云端服务器1制定方案可同时对温室的通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统进行调节，以满足作物生长需要的温度和光照等条件。
综上所见，所披露的基于云计算的智能灌溉施肥系统根据传感器信息精准确定不同区域作物的生长环境信息，由云端服务器1根据作物生长规律制定相应的适宜的灌溉施肥制度，由微控制单元4控制水泵7、施肥器8工作，并根据不同区域作物的不同灌溉制度有选择的启闭不同灌溉施肥管道的电磁阀9，以进行针对不同区域的作物进行有选择的灌溉施肥，从而实现精准灌溉和施肥，杜绝不必要的水肥浪费。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，包括：灌溉施肥系统，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；信息监测系统，用于实时监测和追踪所处区域的植物生长环境数据；微控制单元，用于接收信息监测系统实时监测和追踪田间的植物生长环境数据，以及将数据发送给云端服务器，同时接收来自云端服务器的指令，开启或关闭水泵和电磁阀；云端服务器和远程控制终端。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述灌溉施肥系统包括灌水器、施肥器、水泵、流量计、管路；其中，所述水泵安装有无线信号接收器，施肥器上安装有电磁阀，电磁阀与无线信号接收器相连接，不同灌溉施肥管路支路负责不同区域的灌溉施肥，不同灌溉施肥管路支路上均安装电磁阀与无线信号接收器；电磁阀负责输水施肥管路的开启和关闭；无线信号接收器负责接收水泵或电磁阀的启闭信号，以控制水泵和电磁阀动作；所述灌溉施肥系统通过喷灌、微灌、低压管道提供灌溉和施肥，对于不同的灌溉方式，对应的灌水器分别为喷头、滴头和给水栓，目标服务区域为大田或温室区域；其中对于用于温室区域的灌溉施肥系统，还包括通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统，分别负责调节温室的通风情况和光照情况。
3.根据权利要求2所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述信息监测系统包括土壤水分传感器、土壤盐分传感器、温度传感器、光照传感器；所述监测系统根据传感器工作范围，在田间分区域进行安装，负责实时监测和追踪所处区域的植物生长环境数据，所述环境数据包括土壤含水量、温度、盐分以及光照、温度数据。
4.根据权利要求3所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述微控制单元由单片机、信号接收器与信号发送器组成。
5.根据权利要求4所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述云端服务器包括数据处理和存储功能，根据信息监测系统需求特殊定制，具有 大数据分析处理、实时数据处理与提取、历史数据分析与处理、异常数据预警报告、建议方案生成与存储功能，为灌溉施肥系统提供不同作物、不同生长时期在不同灌溉方式下的灌水量与灌水时长、施肥量与施肥时长数据。
6.根据权利要求5所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述远程控制终端是windows操作系统、Android操作系统或IOS操作系统下的移动终端和非移动终端；所述远程终端接收通知的方式包括APP实时查询、IE寻址和应急短信通知。
7.根据权利要求6所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，其特征在于，所述系统数据传输模块为联系云端和各个信息监测系统的纽带，采用3G、4G或宽带方式实现。
8.一种基于云计算的智能灌溉施肥方法，其特征在于，使用权利要求1-7中任意一条所述的基于云计算的智能灌溉施肥系统，首先由信息监测系统实时监测作物生长环境，并将该信息实时发送给系统的微控制单元，微控制单元将信息传输给云端服务器，由云端服务器将信息实时传输给远程控制终端；同时云端服务器将植物所处生长阶段内所需水分、养分以及光照和温度信息传输给远程控制终端和微控制单元，并将灌溉施肥方案同步传输给远程控制终端；
远程控制终端享有控制优先权，根据云端服务器提供信息实时地实施远程监控，并通过自动或人为输入指令方式确定作物所需灌水量、灌水时长和施肥量及施肥时长，并将命令经云端服务器发送给微控制单元，由微控制单元控制灌溉施肥系统进行工作。
9.根据权利要求8所述的基于云计算的智能灌溉施肥方法，其特征在于，当远程控制终端网络不通或者系统控制人员因其他原因不能实时控制灌溉系统时，由微控制单元根据云端服务器提供的信息自动对作物进行灌溉施肥。
10.根据权利要求9所述的基于云计算的智能灌溉施肥方法，其特征在于， 当所述基于云计算的智能灌溉施肥系统用于温室时，系统微控制单元根据云端服务器制定方案同时对温室的通风系统、阳光棚卷扬系统、人工光照系统进行调节，以满足作物生长需要的温度和光照条件。
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