CN107711453A - 一种基于物联网的农田灌溉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于物联网的农田灌溉方法，属于智能灌溉技术领域。该方法包括如下步骤：（1）在农田里设置数据采集设备，采集土壤的含水度、空气的温度和湿度；（2）服务器根据接收到信息，计算土壤水分的蒸发速度；（3）如果土壤的含水度达到预设干旱条件的阈值，则服务器计算需要灌溉的量，并将灌溉信息传输给与灌溉水管相连的电磁阀控制器和流量计；（4）电磁阀控制器开启，灌溉水管开始灌溉农田；如果流量计显示灌溉的水量达到步骤（3）中传输给流量计的值时，电磁阀控制器关闭，灌溉水管停止灌溉。本发明可以根据农田的实际情况进行灌溉，最大限度提高了灌溉水利用率，大大节约了用水量。

Description

一种基于物联网的农田灌溉方法
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的农田灌溉方法，属于智能灌溉技术领域。
背景技术
我国是个农业大国，农业用水量仍占全国总用水量的70％，而农业灌溉用水的利用率普遍低下，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。
申请号为201610996751.2，申请日为2016年11月11日的发明提供一种灌溉组件及灌溉设备，灌溉组件包括滴灌部、喷灌部、分水器和选通机构；所述分水器具有进水口，以及第一出水口和第二出水口；所述进水口与水源连接，所述第一出水口与滴灌部连接，所述第二出水口与喷灌部连接；所述滴灌部具有至少一个灌水器，所述喷灌部具有至少一个喷头；所述选通机构可选地将第一出水口与所述滴灌部连通，和/或，将第二出水口与所述喷灌部连通。该发明提供的灌溉组件，能够对农作物进行滴灌或喷灌或同时进行滴灌和喷灌，能够满足农田内所有农作物的灌溉需要，且结构简单，便于操作。
申请号为201610750764.1，申请日为2016年8月30日的发明公开了一种农田灌溉方法，它涉及农业灌溉技术领域；它的灌溉方法步骤为：步骤一，先将抽水泵和水管备好；步骤二，将抽水泵放置于靠近储水渠的田地头，抽水泵一端的总抽水管伸入储水渠内；步骤三，将抽水泵另一端的多个分支引水软管分别均匀铺设于田地的两侧和中间，每两个分支引水软管中间的间距都是相同的；步骤四，打开抽水泵控制开关，将储水渠内水抽取至田地里，通过分支引水软管上设置的喷水孔对整个田地里的农物进行浇灌；所述的喷水孔均匀布满在分支引水软管上。该发明有益效果为：它在田间直接布置多个带有喷水孔的分支引水软管，灌溉均匀，省时省力，使用方便，易于推广使用。
申请号为201610360288.2，申请日为2014年11月29日的发明公开了农田灌溉给水器，包括管体、接头和锁盖，管体的下端固定安装在农田灌溉节点管网上，管体的上端部固定设有接头，锁盖活动设置在接头的上端，其特征在于：所述管体的腔内设有大滑块，大滑块侧壁上的滑槽卡在沿管体内壁轴向设置的导轨上并沿导轨上下滑动，大滑块的中部设有流道，流道内设有上下滑动的小滑块，在接头的上口内插入放水管下部的插管，放水管上的出水管与插管相连通。该农田灌溉给水器，结构简单、使用方便，在无需放水时，始终处于水压自动封闭状态，需要放水时，则需要专用的放水接头才能开启，杜绝了盗水或随意放水现象的发生，实现了节水灌溉。
发明内容
本发明提出了一种基于物联网的农田灌溉方法，根据农田的实际情况进行灌溉，最大限度提高了灌溉水利用率，大大节约了用水量。
本发明为解决其技术问题采用如下技术方案：
一种基于物联网的农田灌溉方法，包括如下步骤：
（1） 在农田里设置数据采集设备，采集土壤的含水度、空气的温度和湿度，并上传至灌溉中心的服务器；
（2）服务器根据接收到空气温度和湿度信息，计算土壤水分的蒸发速度；
（3） 如果土壤的含水度达到预设干旱条件的阈值，则服务器根据得出的土壤水分蒸发速度计算需要灌溉的量，并将灌溉信息传输给与灌溉水管相连的电磁阀控制器和流量计；
（4） 电磁阀控制器开启，灌溉水管开始灌溉农田；如果流量计显示灌溉的水量达到步骤（3）中传输给流量计的值时，电磁阀控制器关闭，灌溉水管停止灌溉。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备与电源模块连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电源模块包括太阳能电池板和蓄电池。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备和服务器通过无线通讯模块连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通讯模块为ZigBee无线通讯模块。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备包括空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器。
本发明所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明可以根据农田的实际情况进行灌溉，最大限度提高了灌溉水利用率，大大节约了用水量。
2、本发明采用数据采集设备对土壤的湿度、空气的温湿度进行采集，节约了大量的人力。
3、本发明采用ZigBee无线通讯模块用于数据采集设备和服务器之间的信息传输，保证了信息传输的安全、有效和便捷。
4、本发明将太阳能转换成电能，为蓄电池充电，为数据采集设备提供动力支持，绿色环保。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
一种基于物联网的农田灌溉方法，包括如下步骤：
（1） 在农田里设置数据采集设备，采集土壤的含水度、空气的温度和湿度，并上传至灌溉中心的服务器；
（2） 服务器根据接收到空气温度和湿度信息，计算土壤水分的蒸发速度；
（3） 如果土壤的含水度达到预设干旱条件的阈值，则服务器根据得出的土壤水分蒸发速度计算需要灌溉的量，并将灌溉信息传输给与灌溉水管相连的电磁阀控制器和流量计；
（4） 电磁阀控制器开启，灌溉水管开始灌溉农田；如果流量计显示灌溉的水量达到步骤（3）中传输给流量计的值时，电磁阀控制器关闭，灌溉水管停止灌溉。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备与电源模块连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述电源模块包括太阳能电池板和蓄电池。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备和服务器通过无线通讯模块连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述无线通讯模块为ZigBee无线通讯模块。
作为本发明的一种优选技术方案：所述数据采集设备包括空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器。
本发明采用ZigBee无线通讯模块用于数据采集设备和服务器之间的信息传输，保证了信息传输的安全、有效和便捷。
ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
ZigBee的特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。ZigBee网络主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee网络中的设备可分为协调器(Coordinator)、汇聚节点(Router)、传感器节点(EndDevice)等三种角色。
本发明将太阳能转换成电能，为蓄电池充电，为数据采集设备提供动力支持，绿色环保。
太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可
以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
从太阳能获得电力，需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。
太阳能发电有两大类型：一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在农田里设置数据采集设备，采集土壤的含水度、空气的温度和湿度，并上传至灌溉中心的服务器；
（2）服务器根据接收到空气温度和湿度信息，计算土壤水分的蒸发速度；
（3）如果土壤的含水度达到预设干旱条件的阈值，则服务器根据得出的土壤水分蒸发速度计算需要灌溉的量，并将灌溉信息传输给与灌溉水管相连的电磁阀控制器和流量计；
（4）电磁阀控制器开启，灌溉水管开始灌溉农田；如果流量计显示灌溉的水量达到步骤（3）中传输给流量计的值时，电磁阀控制器关闭，灌溉水管停止灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，所述数据采集设备与电源模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，所述电源模块包括太阳能电池板和蓄电池。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，所述数据采集设备和服务器通过无线通讯模块连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，所述无线通讯模块为ZigBee无线通讯模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农田灌溉方法，其特征在于，所述数据采集设备包括空气温度传感器、空气湿度传感器和土壤湿度传感器。
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