CN109006388A - 一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其包括中央处理装置、湿度监测模块、喷灌装置、图像采集模块、图像处理模块、无线传输装置、用户控制端、显示装置、电池组、太阳能组件、温度监测模块、虫情监测模块、光照监测模块、存储装置、风速监测模块、气体监测模块以及信号处理电路，该系统通过无线通讯技术，将农业灌溉和远程控制有效的结合，用户控制端根据其接收到的数据可以控制喷灌装置对农作物进行自动灌溉，便于农作物的生长，同时可以对农作物的生长状态进行监控，图像处理模块包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对农作物的辨识精度。

Description

一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统。

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要发展阶段。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术，广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。

农业问题是全球可持续发展的基本问题，也是一个国家的基本产业。我国是一个人口众多，耕地面积不足，人均粮食产量较低的国家。农业的经营手段至今还没有完全摆脱传统的手工劳作方式，存在着经营规模小、技术含量低、投入与产出不合理等不利因素，严重地制约了农业的发展，如果想在现有基础上使我国农业有较大的发展，必须依靠科技进步，必须增加农业的科技含量，使用高新技术对传统农业进行彻底改造。在智能化高速发展的今天，精细农业成为新世纪农业发展的新潮流，农业智能化也成为当今一个很重要的课题。农田信息的实时采集是精细农业的基本需求，拥有一整套完善的智能化农业田地数据采集系统，是能否及时、准确、高效地获取农业生产过程中的各项指标信息，提高农业生产管理及决策的关键。

农业为通过培育动植物生产食品及工业原料的产业，农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。我们把利用动物植物等生物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的各部门，统称为农业。农业提供支撑国民经济建设与发展的基础产品。

在农业生产过程中人们无法实时对农作物进行生长状态的监控，且当农作物含水量变化时人们无法及时了解与改善，影响农作物的生长，难以满足现代农业生产方式。

发明内容

因此，为了克服上述问题，本发明提供一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，利用中央处理装置、湿度监测模块、喷灌装置、图像采集模块、图像处理模块、无线传输装置、用户控制端、显示装置、电池组、太阳能组件、温度监测模块、虫情监测模块、光照监测模块、存储装置、风速监测模块、气体监测模块以及信号处理电路，该系统结构简单，设计合理，并通过无线通讯技术，将农业灌溉和远程控制有效的结合，用户控制端根据其接收到的数据可以控制喷灌装置对农作物进行自动灌溉，便于农作物的生长，同时可以对农作物的生长状态进行监控。

根据本发明的一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，基于物联网的生态农业智能灌溉系统包括中央处理装置、湿度监测模块、喷灌装置、图像采集模块、图像处理模块、无线传输装置、用户控制端、显示装置、电池组、太阳能组件、温度监测模块、虫情监测模块、光照监测模块、存储装置、风速监测模块、气体监测模块以及信号处理电路；

其中，湿度监测模块的输出端与信号处理电路的输入端连接，信号处理电路的输出端、图像处理模块的输出端、温度监测模块的输出端、虫情监测模块的输出端、光照监测模块的输出端、风速监测模块的输出端以及气体监测模块的输出端分别与中央处理装置的输入端连接，图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接，喷灌装置的输入端与中央处理装置的输出端连接，显示装置的输入端与中央处理装置的输出端连接，存储装置的输入端与中央处理装置的输出端连接，太阳能组件的输出端与电池组的输入端连接，电池组的输出端与中央处理器的输入端连接，中央处理装置与无线传输装置双向通信连接，用户控制端与无线传输装置双向通信连接。

优选的是，其特征在于，图像处理模块包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；

其中，图像采集模块的信号输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与灰度变换单元的输入端连接，灰度变换单元的输出端与中央处理装置的输入端连接；

其中，图像增强单元对图像采集模块采集的图像信息进行图像亮度增强处理，图像平滑单元对经过图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，灰度变换单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，灰度变换单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置。

优选的是，湿度监测模块包括若干个湿度传感器，若干个湿度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，湿度监测模块用于监测农田周边空气湿度以及农田土壤湿度；温度监测模块包括若干个温度传感器，若干个温度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，温度监测模块用于监测农田周边空气温度以及农田土壤温度；

虫情监测模块由诱虫单元和分析单元构成，诱虫单元与分析单元连接，诱虫单元采用太阳能虫情测报灯，分析单元对虫情数据进行分析，并将分析结果传输至中央处理装置；

光照监测模块和风速监测模块设置于农田周边，光照监测模块用于监测农田周边的光照数据，风速监测模块用于监测农田周边的风速数据，光照监测模块和风速监测模块将光照数据和风速数据传输至中央处理装置；

气体监测模块设置于农田周边，气体监测模块用于监测农田周边的二氧化碳浓度值、一氧化碳浓度值、二氧化氮浓度值、二氧化硫浓度值以及PM2.5值，气体监测模块将上述监测到的值传输至中央处理装置。

优选的是，湿度传感器将采集的湿度信号转换为电流信号，并将电流信号传输至信号处理电路，信号处理电路包括信号采集单元和信号处理单元，湿度传感器的输出端与信号采集单元的输入端连接，信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与中央处理装置的的A/D端口连接。

优选的是，信号采集单元包括电阻R1和滤波电容C1，其中，湿度传感器的输出端连接到电阻R1的两端，电阻R1的两端与滤波电容C1的两端连接，电阻R1与滤波电容C1相连接的一端引出作为信号采集单元的输出端，电阻R1与滤波电容C1相连接的另一端接地。

优选的是，经过信号处理单元处理后的电压信号为V1，信号处理单元包括电阻R2-R8、电容C2-C3、以及集成运放A1-A2；

其中，信号采集单元的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R4的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置的的A/D端口连接。

优选的是，中央处理装置将农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据通过无线传输装置传输至用户控制端。

优选的是，太阳能组件内部包括太阳能电池板，电池组用于存储电能。

优选的是，图像处理模块将处理后的图像传输至中央处理装置，中央处理装置将图像传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将图像通过无线传输装置传输至用户控制端；

其中，用户控制端根据接收到的数据信息和图像信息通过无线传输装置向中央处理装置传输控制信号，中央处理装置将控制信号传输至喷灌装置，喷灌装置根据控制信号实施喷灌作业。

优选的是，将图像采集模块传输至图像处理模块的农作物图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，

；

；

图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

；

灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a、b、c、d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，

；

图像处理模块将处理后的图像z(x,y)传输至中央处理装置，中央处理装置将图像z(x,y)传输至显示装置和存储装置，并且，中央处理装置将图像z(x,y)通过无线传输装置传输至用户控制端。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）本发明提供一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，利用中央处理装置、湿度监测模块、喷灌装置、图像采集模块、图像处理模块、无线传输装置、用户控制端、显示装置、电池组、太阳能组件、温度监测模块、虫情监测模块、光照监测模块、存储装置、风速监测模块、气体监测模块以及信号处理电路实现农业智能灌溉，该系统结构简单，设计合理，并通过无线通讯技术，将农业灌溉和远程控制有效的结合，用户控制端根据其接收到的数据可以控制喷灌装置对农作物进行自动灌溉，便于农作物的生长，同时可以对农作物的生长状态进行监控；

（2）本发明提供的一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，图像处理模块对采集的图像依次进行图像增强、图像平滑、图像锐化、图像灰度变换处理，可高效、快速的提取图像采集模块的图像信息，可提高对农作物的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

附图说明

图1为本发明的基于物联网的生态农业智能灌溉系统的示意图；

图2为本发明的信号处理电路的电路图；

图3为本发明的图像处理模块的示意图。

附图标记：

1-中央处理装置；2-湿度监测模块；3-喷灌装置；4-图像采集模块；5-图像处理模块；6-无线传输装置；7-用户控制端；8-显示装置；9-电池组；10-太阳能组件；11-温度监测模块；12-虫情监测模块；13-光照监测模块；14-存储装置；15-风速监测模块；16-气体监测模块；17-信号处理电路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的基于物联网的生态农业智能灌溉系统进行详细说明。

如图1所示，本发明提供的基于物联网的生态农业智能灌溉系统包括中央处理装置1、湿度监测模块2、喷灌装置3、图像采集模块4、图像处理模块5、无线传输装置6、用户控制端7、显示装置8、电池组9、太阳能组件10、温度监测模块11、虫情监测模块12、光照监测模块13、存储装置14、风速监测模块15、气体监测模块16以及信号处理电路17；

其中，湿度监测模块2的输出端与信号处理电路17的输入端连接，信号处理电路17的输出端、图像处理模块5的输出端、温度监测模块11的输出端、虫情监测模块12的输出端、光照监测模块13的输出端、风速监测模块15的输出端以及气体监测模块16的输出端分别与中央处理装置1的输入端连接，图像采集模块4的输出端与图像处理模块5的输入端连接，喷灌装置3的输入端与中央处理装置1的输出端连接，显示装置8的输入端与中央处理装置1的输出端连接，存储装置14的输入端与中央处理装置1的输出端连接，太阳能组件10的输出端与电池组9的输入端连接，电池组9的输出端与中央处理器1的输入端连接，中央处理装置1与无线传输装置6双向通信连接，用户控制端7与无线传输装置6双向通信连接。

上述实施方式中，利用中央处理装置1、湿度监测模块2、喷灌装置3、图像采集模块4、图像处理模块5、无线传输装置6、用户控制端7、显示装置8、电池组9、太阳能组件10、温度监测模块11、虫情监测模块12、光照监测模块13、存储装置14、风速监测模块15、气体监测模块16以及信号处理电路17实现农业智能灌溉，该系统结构简单，设计合理，并通过无线通讯技术，将农业灌溉和远程控制有效的结合，用户控制端7根据其接收到的数据可以控制喷灌装置3对农作物进行自动灌溉，便于农作物的生长，同时可以对农作物的生长状态进行监控。

作为上述的进一步优先，如图3所示，图像处理模块5包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；

其中，图像采集模块4的信号输出端与图像增强单元的输入端连接，图像增强单元的输出端与图像平滑单元的输入端连接，图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接，图像锐化单元的输出端与灰度变换单元的输入端连接，灰度变换单元的输出端与中央处理装置1的输入端连接；

其中，图像增强单元对图像采集模块4采集的图像信息进行图像亮度增强处理，图像平滑单元对经过图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，图像锐化单元对经过图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，灰度变换单元对经过图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，灰度变换单元将处理后的图像信息传输至中央处理装置1。

上述实施方式中，图像处理模块5对采集的图像依次进行图像增强、图像平滑、图像锐化、图像灰度变换处理，可高效、快速的提取图像采集模块4的图像信息，可提高对农作物的辨识精度，有效地减少误判情况发生。

具体地，湿度监测模块2包括若干个湿度传感器，若干个湿度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，湿度监测模块2用于监测农田周边空气湿度以及农田土壤湿度；温度监测模块11包括若干个温度传感器，若干个温度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，温度监测模块11用于监测农田周边空气温度以及农田土壤温度；

其中，湿度传感器和温度传感器分设于土壤的不同深度，可以更加准确的监测农作物生长土壤的湿度和温度信息。

虫情监测模块12由诱虫单元和分析单元构成，诱虫单元与分析单元连接，诱虫单元采用太阳能虫情测报灯，分析单元对虫情数据进行分析，并将分析结果传输至中央处理装置1；

在发现有病虫害危险是，可以采用太阳能灭虫灯解决病虫害问题。

光照监测模块13和风速监测模块15设置于农田周边，光照监测模块13用于监测农田周边的光照数据，风速监测模块15用于监测农田周边的风速数据，光照监测模块13和风速监测模块15将光照数据和风速数据传输至中央处理装置1；

气体监测模块16设置于农田周边，气体监测模块16用于监测农田周边的二氧化碳浓度值、一氧化碳浓度值、二氧化氮浓度值、二氧化硫浓度值以及PM2.5值，气体监测模块16将上述监测到的值传输至中央处理装置1。

作为上述的进一步优先，如图2所示，湿度传感器将采集的湿度信号转换为电流信号，并将电流信号传输至信号处理电路17，信号处理电路17包括信号采集单元和信号处理单元，湿度传感器的输出端与信号采集单元的输入端连接，信号采集单元的输出端与信号处理单元的输入端连接，信号处理单元的输出端与中央处理装置1的的A/D端口连接。

具体地，信号采集单元包括电阻R1和滤波电容C1，其中，湿度传感器的输出端连接到电阻R1的两端，电阻R1的两端与滤波电容C1的两端连接，电阻R1与滤波电容C1相连接的一端引出作为信号采集单元的输出端，电阻R1与滤波电容C1相连接的另一端接地。

具体地，经过信号处理单元处理后的电压信号为V1，信号处理单元包括电阻R2-R8、电容C2-C3、以及集成运放A1-A2；

其中，信号采集单元的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R4的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置1的的A/D端口连接。

上述实施方式中，电阻R1的阻值为1KΩ，电阻R2的阻值为10KΩ，电阻R3的阻值为15KΩ，电阻R4的阻值为4KΩ，电阻R5的阻值为6KΩ，电阻R6的阻值为10KΩ，电阻R7的阻值为15KΩ，电阻R8的阻值为17KΩ，电容C1的电容值为1μF，电容C1的电容值为0.1μF，电容C1的电容值为0.1μF。

信号采集单元使用单电源供电，减少了供电电源，且不增加信号采集电路的复杂性，电路结构简洁，容易实现，节约成本，而且实现了对湿度传感器输出电流的双向采集，量程宽，精度高。

电流信号I0经过电阻R1后转换为可测量的电压信号，经过电容C1滤波后进入信号处理单元的输入端，其中，电阻R1是湿度传感器3的匹配电阻。

信号处理单元通过电阻R2-R4、电容C2以及集成运放A1对湿度传感器输出的信号进行放大处理，然后再使用电阻R5-R8、电容C2-C3以及集成运放A2对经过放大后的电压信号进行低通滤波处理，从而提高了湿度检测的精度。

具体地，中央处理装置1将农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据传输至显示装置8和存储装置14，并且，中央处理装置1将农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据通过无线传输装置6传输至用户控制端7。

上述实施方式中，显示装置8和存储装置14位于农田实验室，显示装置8用于实时显示农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据，并且，存储装置14用于存储农田周边空气温度以及农田土壤温度、农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、分析结果、光照数据和风速数据，便于研究人员进行后期分析和研究。

具体地，太阳能组件10内部包括太阳能电池板，电池组9用于存储电能。

具体地，图像处理模块5将处理后的图像传输至中央处理装置1，中央处理装置1将图像传输至显示装置8和存储装置14，并且，中央处理装置1将图像通过无线传输装置6传输至用户控制端7；

其中，用户控制端7根据接收到的数据信息和图像信息通过无线传输装置6向中央处理装置1传输控制信号，中央处理装置1将控制信号传输至喷灌装置3，喷灌装置3根据控制信号实施喷灌作业。

中央处理装置1可根据接收到的数据，控制喷灌装置3分区域进行喷灌作业。

其中，图像采集模块4设置在农田周边，用于采集农作物的图像信息，可实时监测农作物的生长情况，图像采集模块4将采集的图像信息传输至图像处理模块5，图像处理模块5对图像采集模块4采集的农作物图像信息进行处理，可获得清晰的农作物图像信息，有利于研究人员对农作物的生长情况进行研究、分析。

具体地，将图像采集模块4传输至图像处理模块5的农作物图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，

；

；

图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

；

上述实施方式中，通过对图像邻域频率的比较，以突出图像的高频信息，抑制其低频信息。

灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a、b、c、d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，

；

图像处理模块5将处理后的图像z(x,y)传输至中央处理装置1，中央处理装置1将图像z(x,y)传输至显示装置8和存储装置14，并且，中央处理装置1将图像z(x,y)通过无线传输装置6传输至用户控制端7。

经过图像处理后的农作物图像能更加清晰显示被测农作物的图像信息，从而能使研究人员获取更准确的农作物的生长信息。

本发明提供的基于物联网的生态农业智能灌溉系统是一种智能化农田管理系统，采用太阳能供电，无需铺设电缆线，安装便捷，其次，采用中央处理装置1对监测系统进行控制，智能化程度高，设置有湿度监测模块2、图像采集模块4、温度监测模块11、虫情监测模块12、光照监测模块13、风速监测模块15以及气体监测模块16，能及时地监测农田环境的各方面信息，功能全面，并能对监测到的信息作出准确分析，并能采用太阳能自动浇灌装置和太阳能灭虫灯自动解决农田缺水和病虫害问题，具有自动化程度高、高效节能的优点，并且，还可以通过无线传输装置6及时向用户控制端7反馈监测数据，同时还能接收用户终端的远程控制，实现用户对农田环境的远程管理，并装有显示装置8和存储装置14，可以实时显示农田各项数据以及农作物的图像信息，并能技术保存农田各项数据和图像信息，便于研究人员进行后期分析和研究。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述基于物联网的生态农业智能灌溉系统包括中央处理装置（1）、湿度监测模块（2）、喷灌装置（3）、图像采集模块（4）、图像处理模块（5）、无线传输装置（6）、用户控制端（7）、显示装置（8）、电池组（9）、太阳能组件（10）、温度监测模块（11）、虫情监测模块（12）、光照监测模块（13）、存储装置（14）、风速监测模块（15）、气体监测模块（16）以及信号处理电路（17）；

其中，所述湿度监测模块（2）的输出端与所述信号处理电路（17）的输入端连接，所述信号处理电路（17）的输出端、所述图像处理模块（5）的输出端、所述温度监测模块（11）的输出端、所述虫情监测模块（12）的输出端、所述光照监测模块（13）的输出端、所述风速监测模块（15）的输出端以及所述气体监测模块（16）的输出端分别与所述中央处理装置（1）的输入端连接，所述图像采集模块（4）的输出端与所述图像处理模块（5）的输入端连接，所述喷灌装置（3）的输入端与所述中央处理装置（1）的输出端连接，所述显示装置（8）的输入端与所述中央处理装置（1）的输出端连接，所述存储装置（14）的输入端与所述中央处理装置（1）的输出端连接，所述太阳能组件（10）的输出端与所述电池组（9）的输入端连接，所述电池组（9）的输出端与所述中央处理器（1）的输入端连接，所述中央处理装置（1）与所述无线传输装置（6）双向通信连接，所述用户控制端（7）与所述无线传输装置（6）双向通信连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述图像处理模块（5）包括图像增强单元、图像平滑单元、图像锐化单元以及灰度变换单元；

其中，所述图像采集模块（4）的信号输出端与所述图像增强单元的输入端连接，所述图像增强单元的输出端与所述图像平滑单元的输入端连接，所述图像平滑单元的输出端与所述图像锐化单元的输入端连接，所述图像锐化单元的输出端与所述灰度变换单元的输入端连接，所述灰度变换单元的输出端与所述中央处理装置（1）的输入端连接；

其中，所述图像增强单元对所述图像采集模块（4）采集的图像信息进行图像亮度增强处理，所述图像平滑单元对经过所述图像增强单元处理后的图像信息进行图像清晰度增强处理，所述图像锐化单元对经过所述图像平滑单元处理后的图像信息进行图像锐化处理，所述灰度变换单元对经过所述图像锐化单元处理后的图像信息进行图像灰度扩展处理，所述灰度变换单元将处理后的图像信息传输至所述中央处理装置（1）。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述湿度监测模块（2）包括若干个湿度传感器，若干个所述湿度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，所述湿度监测模块（2）用于监测农田周边空气湿度以及农田土壤湿度；所述温度监测模块（11）包括若干个温度传感器，若干个所述温度传感器分别设置于农田周边以及土壤中，所述温度监测模块（11）用于监测农田周边空气温度以及农田土壤温度；

所述虫情监测模块（12）由诱虫单元和分析单元构成，所述诱虫单元与所述分析单元连接，所述诱虫单元采用太阳能虫情测报灯，所述分析单元对虫情数据进行分析，并将分析结果传输至所述中央处理装置（1）；

所述光照监测模块（13）和风速监测模块（15）设置于农田周边，所述光照监测模块（13）用于监测农田周边的光照数据，所述风速监测模块（15）用于监测农田周边的风速数据，所述光照监测模块（13）和风速监测模块（15）将所述光照数据和所述风速数据传输至所述中央处理装置（1）；

所述气体监测模块（16）设置于农田周边，所述气体监测模块（16）用于监测农田周边的二氧化碳浓度值、一氧化碳浓度值、二氧化氮浓度值、二氧化硫浓度值以及PM2.5值，所述气体监测模块（16）将上述监测到的值传输至所述中央处理装置（1）。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述湿度传感器将采集的湿度信号转换为电流信号，并将电流信号传输至所述信号处理电路（17），所述信号处理电路（17）包括信号采集单元和信号处理单元，所述湿度传感器的输出端与所述信号采集单元的输入端连接，所述信号采集单元的输出端与所述信号处理单元的输入端连接，所述信号处理单元的输出端与所述中央处理装置（1）的的A/D端口连接。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述信号采集单元包括电阻R1和滤波电容C1，其中，所述湿度传感器的输出端连接到电阻R1的两端，电阻R1的两端与滤波电容C1的两端连接，电阻R1与滤波电容C1相连接的一端引出作为所述信号采集单元的输出端，电阻R1与滤波电容C1相连接的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，经过所述信号处理单元处理后的电压信号为V1，所述信号处理单元包括电阻R2-R8、电容C2-C3、以及集成运放A1-A2；

其中，所述信号采集单元的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与集成运放A1的同相输入端连接，电阻R2的一端接地，电阻R2的另一端与集成运放A1的反相输入端连接，电阻R2的另一端还与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与集成运放A1的输出端连接，电阻R4的另一端还与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电容C2的一端连接，电阻R5的另一端还与电阻R6的一端连接，电容C2的另一端接地，电阻R6的另一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的一端与集成运放A2的反相输入端连接，电阻R7与电容C3并联后的另一端与集成运放A2的输出端连接，电阻R8的一端与集成运放A2的同相输入端连接，电阻R8的另一端接地，所述信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至所述中央处理装置（1）的的A/D端口连接。

7.根据权利要求3所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述中央处理装置（1）将所述农田周边空气温度以及农田土壤温度、所述农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、所述分析结果、所述光照数据和所述风速数据传输至所述显示装置（8）和所述存储装置（14），并且，所述中央处理装置（1）将所述农田周边空气温度以及农田土壤温度、所述农田周边空气湿度以及农田土壤湿度、监测到的气体浓度值、所述分析结果、所述光照数据和所述风速数据通过所述无线传输装置（6）传输至所述用户控制端（7）。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述太阳能组件（10）内部包括太阳能电池板，所述电池组（9）用于存储电能。

9.根据权利要求7所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，所述图像处理模块（5）将处理后的图像传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将所述图像传输至所述显示装置（8）和所述存储装置（14），并且，所述中央处理装置（1）将所述图像通过无线传输装置（6）传输至所述用户控制端（7）；

其中，所述用户控制端（7）根据接收到的数据信息和图像信息通过所述无线传输装置（6）向所述中央处理装置（1）传输控制信号，所述中央处理装置（1）将所述控制信号传输至所述喷灌装置（3），所述喷灌装置（3）根据所述控制信号实施喷灌作业。

10.根据权利要求2所述的基于物联网的生态农业智能灌溉系统，其特征在于，将所述图像采集模块（4）传输至所述图像处理模块（5）的农作物图像定义为二维函数f(x,y) ，其中x、y是空间坐标，所述图像增强单元对图像f(x,y)进行图像亮度增强处理，经过图像亮度增强处理后的图像二维函数为g(x,y)，其中，图像p(x,y)为对图像f(x,y)进行预处理后的图像，

；

；

所述图像平滑单元对图像g(x,y)进行图像清晰度增强处理，经过图像清晰度增强处理后的图像二维函数为h(x,y)，其中，平滑函数为q(x,y)，

；

；

其中，﹡为卷积符号，为自定义可调常数，平滑的作用是通过来控制的；

所述图像锐化单元对图像h(x,y)进行图像锐化处理，经过图像锐化处理后的图像二维函数为d(x,y)，其中，

；

所述灰度单元对图像d(x,y)进行灰度范围扩展处理，上述图像d(x,y)的灰度值范围为[a,b]，将图像d(x,y)的灰度值范围扩展为[c,d]，其中a、b、c、d为常量，则变换后的图像二维函数为z(x,y)，其中，

；

所述图像处理模块（5）将处理后的图像z(x,y)传输至所述中央处理装置（1），所述中央处理装置（1）将所述图像z(x,y)传输至所述显示装置（8）和所述存储装置（14），并且，所述中央处理装置（1）将所述图像z(x,y)通过无线传输装置（6）传输至所述用户控制端（7）。