CN109588288A - 一种智能灌溉的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能灌溉的控制方法及系统，包括以下步骤：通过气象站收集灌溉区域的环境参数，将环境参数传输至云服务器；云服务器根据环境参数计算出作物需水量，并根据作物需水量确定喷灌机行走速度；云服务器将喷灌机行走速度指令发送至集控站；集控站接收喷灌机行走速度指令，开启喷灌机，同时向泵站发送开启水泵指令；泵站接收开启水泵指令，启动水泵，开启液控阀门，从而实现具有气候和地形的自适应能力的精量灌溉，科学有效的将农情采集和智能灌溉相结合，根据作物对灌溉需求的不同以及地理环境的不同，制定不同的灌溉方案，提高了灌溉精度和资源利用率，降低了人工成本，能够比传统灌水方式节水15％以上。

Description

一种智能灌溉的控制方法及系统
技术领域
本发明涉及远程灌溉控制领域，尤其涉及一种智能灌溉的控制方法及系统。
背景技术
农业是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业，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，农业提供支撑国民经济建设与发展的基础产品。在农业作物种植中，需要对农作物进行灌溉，从而促进农作物的生长，为农作物补充生长过程中需要的水分，传统的灌溉方式大多通过农民田间经验，甚至是大水漫灌的方式，耗时费力，针对性差，不能根据作物的需水量进行精确灌溉，容易导致植物跟层无机氮的淋失，增加作物养分的流失，从而使植物发病率大大提高，生长受限，给植物和土壤都会带来了不可估量的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种可根据环境参数控制喷灌量的智能灌溉控制方法及系统。
本发明是通过以下技术方案予以实现：
一种智能灌溉的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.气象站维持与云服务器的通信连接，通过气象站收集灌溉区域的环境参数，将环境参数传输至云服务器；b.云服务器根据环境参数计算出作物需水量，并根据作物需水量确定喷灌机行走速度；c.集控站维持与云服务器的通信连接，云服务器将喷灌机行走速度指令发送至集控站；d.集控站接收喷灌机行走速度指令，开启喷灌机，同时向泵站发送开启水泵指令；e.泵站接收开启水泵指令，启动水泵，开启液控阀门。
根据上述技术方案，优选地，所述喷灌机为中心支轴式喷灌机。
根据上述技术方案，优选地，所述气象站为集成式气象站，所述集成式气象站包括太阳辐照仪、风速仪以及温湿度检测仪。
一种智能灌溉的控制系统，其特征在于，包括云服务器、与云服务器连接的气象站、与云服务器连接的集控站、与集控站电连接的喷灌机以及设于灌溉区域外的泵站，所述集控站通过LoRa传输指令至泵站，所述泵站通过管道为喷灌机提供水源，所述管道上设有与泵站相连的液控阀门。
根据上述技术方案，优选地，所述云服务器与气象站之间通过4G连接。
根据上述技术方案，优选地，所述云服务器与集控站之间通过4G连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过气象站实时采集灌溉区域内的环境参数，通过彭曼—蒙蒂斯公式计算出作物需水量，从而实现具有气候和地形的自适应能力的精量灌溉，科学有效的将农情采集和智能灌溉相结合，根据作物对灌溉需求的不同以及地理环境的不同，制定不同的灌溉方案，提高了灌溉精度和资源利用率，降低了人工成本，能够比传统灌水方式节水15％以上。
附图说明
图1是本发明的工作过程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，本发明公开了一种智能灌溉的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：a.气象站维持与云服务器的通信连接，通过气象站收集灌溉区域的环境参数，将环境参数传输至云服务器；b.云服务器根据环境参数计算出作物需水量，并根据作物需水量确定喷灌机行走速度；c.集控站维持与云服务器的通信连接，云服务器将喷灌机行走速度指令发送至集控站；d.集控站接收喷灌机行走速度指令，开启喷灌机，同时向泵站发送开启水泵指令；e.泵站接收开启水泵指令，启动水泵，开启液控阀门。本发明通过气象站实时采集灌溉区域内的环境参数，通过彭曼—蒙蒂斯公式计算出作物需水量，从而实现具有气候和地形的自适应能力的精量灌溉，科学有效的将农情采集和智能灌溉相结合，根据作物对灌溉需求的不同以及地理环境的不同，制定不同的灌溉方案，提高了灌溉精度和资源利用率，降低了人工成本，能够比传统灌水方式节水15％以上。
根据上述实施例，优选地，所述喷灌机为中心支轴式喷灌机，中心支轴式喷灌机又称指针式喷灌机，是将喷灌机的转动支轴固定在灌溉区域的中心，固定在钢筋混凝土支座上，支轴座中心下端与井泵出水管或压力管相连，上端通过旋转机构(集电环)与旋转弯管连接，通过桁架上的喷洒系统向作物喷水的一种节水增产灌溉机械。
根据上述实施例，优选地，所述气象站为集成式气象站，所述集成式气象站包括太阳辐照仪、风速仪以及温湿度检测仪，可同时测量大气温度、湿度、风速、风向、气压、太阳辐照等主要气象要素，体积小，空间占用率低，通过固定组件安装一次即可完成安装，提高工作效率。
根据实时传输的环境参数以及可查阅的当地环境参数值资料，通过彭曼—蒙蒂斯公式计算出作物需水量，彭曼—蒙蒂斯(Penman—Monteith)公式是联合国粮农组织提出的最新修正彭曼公式，并已被广泛应用且已证实具有较高精度及可使用性。
Penman——Monteith公式：
式中，ET0——参考作物蒸发蒸腾量，mm/d；Δ——温度～饱和水汽压关系曲线在T处的切线斜率，kPa·℃-1；Rn——净辐射，MJ/(m2·d)。
式中，T——平均气温，℃；ea——饱和水汽压，kpa。
Rn＝Rns-Rnl
式中，Rns——净短波辐射，MJ/(m2·d)；Rnl——净长波辐射，MJ/(m2·d)。
Rns＝0.77(0.25+0.5n/N)Ra
式中，n——实际日照时数，h；N——最大可能日照时数，h；Ra——大气边缘太阳辐射，MJ/(m2·d)。
N＝7.64Ws
式中，Ws——日照时数角，rad。
Ws＝arccos(-tanψ·tanδ)
式中，ψ——地理纬度，rad；δ——日倾角，rad。
δ＝0.409·sin(0.0172J-1.39)
式中，J——日序数(元月1日为1，逐日累加)。
Ra＝37.6·dr(Ws·sinψ·sinδ+cosψ·cosδ·sinWs)
式中，Ra——大气边缘太阳辐射，MJ/(m2·d)；dr——日地相对距离。
式中，ed——实际水汽压，kpa。
式中，RHmax——日最大相对湿度，％；Tmin——日最低气温，℃；ea(Tmin)——Tmin时饱和水汽压，kpa；ed(Tmin)——Tmin时实际水汽压，kpa；RHmin——日最小相对湿度，％；Tmax——日最高气温，℃；ea(Tmax)——Tmax时饱和水汽压，kpa；ed(Tmax)——Tmax时实际水汽压，kpa。
ETc＝KcET0
式中，Kc——作物系数；ET0——参考作物腾发量；ETc——作物需水量。
同时，本发明还公开了一种智能灌溉的控制系统，其特征在于，包括云服务器、与云服务器连接的气象站、与云服务器连接的集控站、与集控站电连接的喷灌机以及设于灌溉区域外的泵站，所述集控站通过LoRa传输指令至泵站，所述泵站通过管道为喷灌机提供水源，所述管道上设有与泵站相连的液控阀门，通过云服务器向集控站发送启闭指令，集控站发送信号至灌溉区域外的泵站，泵站接受指令开启相应液控阀门为中心支轴式喷灌机供水，泵站设置于灌溉区域外，使灌溉区域的土地利用面积增大，泵站控制多个液控阀门，可以同时为多个灌溉区域供水，避免每个灌溉区域都需要建设井泵，减少劳动强度，降低成本。
根据上述实施例，优选地，所述云服务器与气象站之间通过4G连接。
根据上述实施例，优选地，所述云服务器与集控站之间通过4G连接。
本发明通过气象站实时采集灌溉区域内的环境参数，通过彭曼—蒙蒂斯公式计算出作物需水量，从而实现具有气候和地形的自适应能力的精量灌溉，科学有效的将农情采集和智能灌溉相结合，根据作物对灌溉需求的不同以及地理环境的不同，制定不同的灌溉方案，提高了灌溉精度和资源利用率，降低了人工成本，能够比传统灌水方式节水15％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种智能灌溉的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.气象站维持与云服务器的通信连接，通过气象站收集灌溉区域的环境参数，将环境参数传输至云服务器；
b.云服务器根据环境参数计算出作物需水量，并根据作物需水量确定喷灌机行走速度；
c.集控站维持与云服务器的通信连接，云服务器将喷灌机行走速度指令发送至集控站；
d.集控站接收喷灌机行走速度指令，开启喷灌机，同时向泵站发送开启水泵指令；
e.泵站接收开启水泵指令，启动水泵，开启液控阀门。
2.根据权利要求1所述一种智能灌溉的控制方法，其特征在于，所述喷灌机为中心支轴式喷灌机。
3.根据权利要求2所述一种智能灌溉的控制方法，其特征在于，所述气象站为集成式气象站，所述集成式气象站包括太阳辐照仪、风速仪以及温湿度检测仪。
4.一种智能灌溉的控制系统，其特征在于，包括云服务器、与云服务器连接的气象站、与云服务器连接的集控站、与集控站电连接的喷灌机以及设于灌溉区域外的泵站，所述集控站通过LoRa传输指令至泵站，所述泵站通过管道为喷灌机提供水源，所述管道上设有与泵站相连的液控阀门。
5.根据权利要求4所述一种智能灌溉的控制系统，其特征在于，所述云服务器与气象站之间通过4G连接。
6.根据权利要求5所述一种智能灌溉的控制系统，其特征在于，所述云服务器与集控站之间通过4G连接。
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