CN107173184A - 一种智能化农业灌溉系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体公开了一种智能化农业灌溉系统及方法，具体涉及农业灌溉领域。主要为了解决现有的农业灌溉系统没有针对农作物需水量因素全面考虑而造成的灌溉量不恰当的问题,本申请采用的技术方案为：通过农作物信息采集模块、田间信息采集模块、土壤信息采集模块和天气信息采集模块采集农作物相关信息，并通过无线访问节点将信息传输到种植户电脑，种植户电脑对这些数据信息进行储存和处理并控制灌输控制模块进行灌输，同时通过无线通讯模块上传至服务器以便于数据共享；本申请通过采集农作物生长的各个阶段的各个因素包括植物的生长周期，天气，土壤等各个方面的因素，计算出农作物需水量，并及时的恰当的浇水，实现整个系统的精确浇水。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉领域，具体来说，涉及一种智能化农业灌溉系统及方法。
背景技术
智能化普及人们的生活，各种自动化智能化设备越来越多，逐渐向各个行业渗透发展，农业领域也不例外。现有各种各样的农业领域灌溉设备，但是现有的灌溉设备通常使用检测器，控制器，控制阀等组成，可以实现自动灌溉，但是现有的设备存在一些问题：第一，可以灌溉的范围面积小，无法进行大范围的推广使用；第二，自动化控制程度低，自动化控制程度不高；第三，现有的灌溉灌溉设备灌溉量控制精确度不够，很难真正满足农作物生长阶段水量的需求，很难达到真正合适针对农作物进行合理量控制的灌溉。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述由于现有的农业灌溉系统没有针对农作物需水量因素全面考虑而造成的灌溉量不恰当的问题，本发明提供了一种综合考虑植物需水量需求从而精确的控制农作物生长所需水量从而促进农作物产量的智能化农业灌溉系统及方法。
本发明提供了一种智能化农业灌溉系统，包括：
农作物信息采集模块、田间信息采集模块、灌输控制模块、土壤信息采集模块、无线访问节点、种植户电脑、无线通讯模块、服务器、天气信息采集模块、控制阀；
农作物信息采集模块，采集区域内的农作物生长信息；
田间信息采集模块，采集农作物生长区域信息；
土壤信息采集模块，采集农作物生长土壤的信息；
天气信息采集模块，采集天气信息并通过无线通讯模块发送至种植户电脑；
无线访问节点，实现农作物信息采集模块、田间信息采集模块、土壤信息采集模块、灌输控制模块和种植户电脑之间的信息传输；
种植户电脑，接收田间信息采集模块发送的生长区域信息以及农作物信息采集模块发送的农作物生长信息并进行标识，对应农作物生长区域获得对应且唯一的标识符并储存，接收并储存农作物生长信息、天气信息和土壤的信息计算出农作物的需水量储存并转化成灌溉量控制信号；
灌输控制模块，接收种植户电脑发送的灌溉量控制信号和农作物生长区域标识符并控制控制阀对标识符所对应区域农作物进行灌溉；
服务器，通过无线通讯模块接收种植户电脑储存的信息。
具体地，还包括通过无线通讯模块与服务器连接的收购方电脑；通过将收购方的电脑实时的与服务器连接，实时接收农作物的生长数据，便于收购方对农作物生长情况的把控，建立收购方与种植户之间的信任，便于种植户后期的销售。
具体地，所述农作物信息采集模块包括农作物种类识别仪器；田间信息采集模块包括RFID电子标签和激光编码扫描仪；天气信息采集模块包括发射率测试仪、光照强度传感器、大气辐射测试仪、空气湿度传感器；土壤信息采集模块包括土壤水分传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤辐射测试仪。RFID电子标签和激光编码扫描仪是置于该区域内的标识杆上面，对一定区域的农作物进行标记，当采集的信息发送至种植户的电脑，然后这一区域内的农作物将获得标识符。
本申请还提供了一种智能化农业灌溉方法，包括以下步骤：
步骤一，获取农作物生长基本信息
获取农作物生长信息、生长区域信息和生长土壤的信息，农作物生长信息包括农作物的平均生长周期、农作物现阶段生长期，生长土壤的信息包括土壤温度、土壤湿度；
步骤二，获取天气信息
获取天气信息，天气信息包括地面有效辐射量、饱和水汽压差、反射率；
步骤三，生成标识符及灌溉量控制信号
根据步骤一、二获得的信息进行Penman-Monteith计算生成灌溉量控制信号，并根据生长区域信息和农作物生长信息生成农作物生长区域的唯一标识符；
步骤四，执行灌溉
根据步骤三中的灌溉量控制信号和标识符对标识符对应农作物生长区域内的农作物进行灌溉。
具体地，Penman-Monteith计算公式为:
Rn＝(1-α)Q-F (5)
其中公式(1)是农作作物现阶段生长期t1在0-t2范围之间的农作物需水量计算公式；
公式(2)是农作作物现阶段生长期t1在t2-t范围之间的农作物需水量计算公式；
上述(1)-(4)中的标记依次为：
E——农作物需水量(mm/d)；
Δ——饱和水汽压-温度关系曲线的斜率，kpa/℃；
Da——饱和水汽压差，Kpa；
γ——湿度表常数，kpa/℃，0.066/Kpa℃-1；
Rn——农作物表面净辐射量，MJ/m2d；
G——土壤热通量，MJ/m2d；
T——土壤平均温度，℃；
RH——土壤平均湿度，％；
u2——在地面以上2米高处的风速；
α——反射率；
Q——太阳总辐射量，MJ/m2d；
F——地面有效辐射量,MJ/m2d；
t1——农作物现阶段生长期，d；
t2——农作物生长平均最旺盛期，d；
t——农作物平均生长周期，d。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本申请通过采集农作物生长的各个阶段的各个因素包括植物的生长周期，天气，土壤等各个方面的因素，利用Penman-Monteith计算出农作物需水量，并及时的恰当的浇水，实现整个系统的精确浇水；
2.通过将收购方的电脑实时的与服务器连接，实时接收农作物的生长数据，便于收购方对农作物生长情况的把控，建立收购方与种植户之间的信任，便于种植户后期的销售；
3.本系统将农作物的生长区域信息通过电脑生成唯一的标识符从而可以实现整个系统的大范围的使用,统一集中化的管理；
4.本申请中的植物生长情况等数据可以实时的保留上传或共享至其他应用客户端，可以实现整个数据的监控共享，对于建立一个完整的农业种植管理体系及其有意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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。通过附图所示，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明农业灌溉系统的结构图；
图2是本发明农业灌溉方法的步骤图；
图中标记：1-农作物信息采集模块；2-田间信息采集模块；3-土壤信息采集模块；4-无线访问节点；5-种植户电脑；6-灌输控制模块；7-控制阀；8-无线通讯模块；9-服务器；10-收购方电脑；11-天气信息采集模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1、图2对本发明作详细说明。
实施例一
本实施例提供了一种智能化农业灌溉系统,包括：农作物信息采集模块1、田间信息采集模块2、灌输控制模块6、土壤信息采集模块3、无线访问节点4、种植户电脑5、无线通讯模块8、服务器9、天气信息采集模块11、控制阀7；
农作物信息采集模块1，采集区域内的农作物生长信息并发送至云端；
田间信息采集模块2，采集农作物生长区域信息并发送至云端；
土壤信息采集模块3，采集农作物生长土壤的信息并发送至云端；
天气信息采集模块11，采集天气信息并通过无线通讯模块8发送至种植户电脑；
无线访问节点4，实现农作物信息采集模块1、田间信息采集模块2、土壤信息采集模块3、灌输控制模块6和种植户电脑5之间的信息传输；
种植户电脑5，接收田间信息采集模块2发送的生长区域信息以及农作物信息采集模块1发送的农作物生长信息并进行标识，对应农作物生长区域获得对应且唯一的标识符并储存，接收并储存农作物生长信息、天气信息和土壤的信息计算出农作物的需水量储存并转化成灌溉量控制信号；
灌输控制模块6，接收种植户电脑5发送的灌溉量控制信号和农作物生长区域标识符并控制控制阀对标识符所对应区域农作物进行灌溉；
服务器9，通过无线通讯模块8接收种植户电脑5储存的信息。
实施例二
在实施例一的基础上，还包括通过无线通讯模块8与服务器9连接的收购方电脑10。
实施例三
在实施例一或二的基础上，所述农作物信息采集模块1包括农作物种类识别仪器；田间信息采集模块2包括RFID电子标签和激光编码扫描仪；天气信息采集模块11包括发射率测试仪、光照强度传感器、大气辐射测试仪、空气湿度传感器；土壤信息采集模块3包括土壤水分传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤辐射测试仪。所述的温度传感器、空气湿度传感器、光照强度传感器和土壤水分传感器设置在农作物生长的区域内，而田间信息采集模块2包括RFID电子标签和激光编码扫描仪主要对所在农作物生长区域的范围，位置，以及农作物品种进行采集储存，便于后期浇水时候对浇水区域进行识别判断。
实施例四
本实施例提供了一种智能化农业灌溉方法,包括以下步骤：
步骤S101，获取农作物生长基本信息
获取农作物生长信息、生长区域信息和生长土壤的信息，农作物生长信息包括农作物的平均生长周期、农作物现阶段生长期，生长土壤的信息包括土壤温度、土壤湿度；
步骤S102，获取天气信息
获取天气信息，天气信息包括地面有效辐射量、饱和水汽压差、反射率；
步骤S103，生成标识符及灌溉量控制信号
根据步骤一、二获得的信息进行Penman-Monteith计算生成灌溉量控制信号，并根据生长区域信息和农作物生长信息生成农作物生长区域的唯一标识符；
步骤S104，执行灌溉
根据步骤三中的灌溉量控制信号和标识符对标识符对应农作物生长区域内的农作物进行灌溉。
具体地，Penman-Monteith计算公式为:
Rn＝(1-α)Q-F (5)
其中公式(1)是农作作物现阶段生长期t1在0-t2范围之间的农作物需水量计算公式；
公式(2)是农作作物现阶段生长期t1在t2-t范围之间的农作物需水量计算公式；
上述(1)-(4)中的标记依次为：
E——农作物需水量(mm/d)；
Δ——饱和水汽压-温度关系曲线的斜率，kpa/℃；
Da——饱和水汽压差，Kpa；
γ——湿度表常数，kpa/℃，0.066/Kpa℃-1；
Rn——农作物表面净辐射量，MJ/m2d；
G——土壤热通量，MJ/m2d；
T——土壤平均温度，℃；
RH——土壤平均湿度，％；
u2——在地面以上2米高处的风速；
α——反射率；
Q——太阳总辐射量，MJ/m2d；
F——地面有效辐射量,MJ/m2d；
t1——农作物现阶段生长期，d；
t2——农作物生长平均最旺盛期，d；
t——农作物平均生长周期，d。
Claims (5)
1.一种智能化农业灌溉系统,其特征在于，包括：农作物信息采集模块(1)、田间信息采集模块(2)、灌输控制模块(6)、土壤信息采集模块(3)、无线访问节点(4)、种植户电脑(5)、无线通讯模块(8)、服务器(9)、天气信息采集模块(11)、控制阀(7)；
农作物信息采集模块(1)：采集区域内的农作物生长信息并发送至云端；
田间信息采集模块(2)：采集农作物生长区域信息并发送至云端；
土壤信息采集模块(3)：采集农作物生长土壤的信息并发送至云端；
天气信息采集模块(11)：采集天气信息并通过无线通讯模块(8)发送至种植户电脑；
无线访问节点(4)：实现农作物信息采集模块(1)、田间信息采集模块(2)、土壤信息采集模块(3)、灌输控制模块(6)和种植户电脑(5)之间的信息传输；
种植户电脑(5)：接收田间信息采集模块(2)发送的生长区域信息以及农作物信息采集模块(1)发送的农作物生长信息并进行标识，对应农作物生长区域获得对应且唯一的标识符并储存，接收并储存农作物生长信息、天气信息和土壤的信息计算出农作物的需水量储存并转化成灌溉量控制信号；
灌输控制模块(6)：接收种植户电脑(5)发送的灌溉量控制信号和农作物生长区域标识符并控制控制阀对标识符所对应区域农作物进行灌溉；
服务器(9)：通过无线通讯模块(8)接收种植户电脑(5)储存的信息。
2.如权利要求1所述的一种智能化农业灌溉系统,其特征在于，还包括通过无线通讯模块(8)与服务器(9)连接的收购方电脑(10)。
3.如权利要求1所述的一种智能化农业灌溉系统,其特征在于，所述农作物信息采集模块(1)包括农作物种类识别仪器；田间信息采集模块(2)包括RFI D电子标签和激光编码扫描仪；天气信息采集模块(11)包括发射率测试仪、光照强度传感器、大气辐射测试仪、空气湿度传感器；土壤信息采集模块(3)包括土壤水分传感器、温度传感器、空气湿度传感器、土壤辐射测试仪。
4.一种智能化农业灌溉方法,其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，获取农作物生长基本信息
获取农作物生长信息、生长区域信息和生长土壤的信息，农作物生长信息包括农作物的平均生长周期、农作物现阶段生长期，生长土壤的信息包括土壤温度、土壤湿度；
步骤二，获取天气信息
获取天气信息，天气信息包括地面有效辐射量、饱和水汽压差、反射率；
步骤三，生成标识符及灌溉量控制信号
根据步骤一、二获得的信息进行Penman-Monteith计算生成灌溉量控制信号，并根据生长区域信息和农作物生长信息生成农作物生长区域的唯一标识符；
步骤四，执行灌溉
根据步骤三中的灌溉量控制信号和标识符对标识符对应农作物生长区域内的农作物进行灌溉。
5.如权利要求4所述的一种智能化农业灌溉方法,其特征在于，Penman-Monteith计算公式为:
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Rn＝(1-α)Q-F (5)
其中公式(1)是农作作物现阶段生长期t1在0-t2范围之间的农作物需水量计算公式；
公式(2)是农作作物现阶段生长期t1在t2-t范围之间的农作物需水量计算公式；
上述(1)-(4)中的标记依次为：
E——农作物需水量(mm/d)；
Δ——饱和水汽压-温度关系曲线的斜率，kpa/℃；
Da——饱和水汽压差，Kpa；
γ——湿度表常数，kpa/℃，0.066/Kpa℃-1；
Rn——农作物表面净辐射量，MJ/m2d；
G——土壤热通量，MJ/m2d；
T——土壤平均温度，℃；
RH——土壤平均湿度，％；
u2——在地面以上2米高处的风速；
α——反射率；
Q——太阳总辐射量，MJ/m2d；
F——地面有效辐射量,MJ/m2d；
t1——农作物现阶段生长期，d；
t2——农作物生长平均最旺盛期，d；
t——农作物平均生长周期，d。
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|---|---|---|---|
| CN201710381030.5A CN107173184A (zh) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 一种智能化农业灌溉系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107173184A true CN107173184A (zh) | 2017-09-19 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201710381030.5A Pending CN107173184A (zh) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | 一种智能化农业灌溉系统及方法 |
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| CN (1) | CN107173184A (zh) |
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