CN109781948A - 一种太阳能测墒测肥推荐系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能测墒测肥推荐系统，农业灌溉技术领域，包括云服务器、数据采集站和数据分析站，所述数据采集站和云服务器均与数据分析站通过网络连接；所述数据采集站包括太阳能机构、数据终端和若干个数据采集器；所述数据分析站包括控制终端、数据传输模块和分析模块；所述云服务器包括数据库和数据管理模块，数据管理模块用于将取得的数据进行分类整理，数据库用于储存数据管理模块整理后的数据。本发明能够为小型农业种植户服务，提高了其适用性，解决了现有的农业灌溉施肥智能系统无法为小型农业种植户服务的问题，并且提高了灌溉量和施肥量计算的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及农业灌溉技术领域，尤其是涉及一种太阳能测墒测肥推荐系统。
背景技术
随着科技的发展，农业灌溉施肥智能系统也逐渐得到发展，农业灌溉施肥智能系统既能够提高灌溉和施肥的准确性，也能够避免水资源和肥料的浪费，能够减少农业种植者的工作量，提高农业生产的自动化和智能化水平，并显著提高经济效益。
中国专利号为CN201610227117.2公布了一种沼液水肥一体化智能控制灌溉系统，包括若干个土壤墒情监测系统、沼液池、蓄水池、配肥器、三级灌溉管网、泵系统、电磁阀，末端管道均匀分布在对应的土壤墒情监测系统控制的区域，所述泵系统由沼液泵、水泵和泵控制箱组成，处理芯片收集多个探针水分传感器的信号并处理，所述泵控制箱接收并处理处理芯片的信号，并控制沼液泵和水泵的启闭，所述处理芯片控制电磁阀。还公开了上述灌溉系统的使用方法。本发明采用土壤墒情监测系统，对设施大棚进行实时监测，并发出指令自动进行灌溉。节省了人工，减轻了劳动强度，能够时刻保持作物对土壤墒情的需求，弥补了人为浇灌量的不确定性，提高了灌溉质量和效率。但是，该发明在使用时还存在以下问题：第一，上述专利在使用时，需要预先在检测地内设置若干个土壤墒情监测系统、沼液池、蓄水池、配肥器、三级灌溉管网、泵系统、电磁阀等装置，还需要设置控制终端，在使用时，通过控制终端内的设备分析采集的情报并根据结构控制进行灌溉和施肥，整个一套设备成本昂贵，只适用于大型现代化农产使用，而对广大的小型农业种植户来说，其成本远超收益，第二，上述专利在使用时，采用土壤墒情监测系统，对设施大棚土壤墒情进行实时监测，并发出指令自动进行灌溉。在土壤墒情监测系统的控制程序中，可以根据不同作物需水、需肥特性设定不同的土壤墒情范围阈值，并可以通过设定沼液泵运行时间设定沼液的灌溉量，但是，同种植物在不同的生长阶段所需要的水分和养分量也不相同，而检测地的天气情况也会对灌溉和施肥进行影响，而上述专利中没有针对这些问题采取有效的解决措施，导致灌溉和施肥适应性差以及灌溉和施肥的量不够准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能测墒测肥推荐系统，以解决现有技术中成本较高无法给小型种植户带来帮助和技术措施不完善的技术问题。
本发明提供一种太阳能测墒测肥推荐系统，包括云服务器、数据采集站和数据分析站，所述数据采集站和云服务器均与数据分析站通过网络连接；
所述数据采集站包括太阳能机构、数据终端和若干个数据采集器，所述太阳能机构用于将太阳能转化为电能储存并为数据采集器和数据终端提供电能，若干个数据采集器根据土地具体情况分布在检测地内，通过数据采集器采集检测地内植物的生长情况以及土壤含水量信息，数据终端用于集中处理所有数据采集器采集的信息；
所述数据分析站包括控制终端、数据传输模块和分析模块；所述数据传输模块用于在数据分析站和数据采集站之间以及数据分析站和云服务器之间传输数据，所述分析模块用于对从云服务器和数据采集站取得的数据进行综合分析，计算出推荐施肥和灌溉数据，所述控制终端为手机、平板电脑或者专用终端设备，控制终端与数据分析站之间通过2g/3g/4g/5g会WIFI网络连接；
所述云服务器包括数据库和数据管理模块，数据管理模块用于将取得的数据进行分类整理，数据库用于储存数据管理模块整理后的数据。
进一步，所述太阳能机构包括太阳能板、光伏充电控制器和太阳能蓄电池，太阳能板与光伏充电控制器电性连接，将太阳能转化为电能并输入太阳能蓄电池内进行储存，为所有数据采集器以及数据终端供电。
进一步，所述数据采集器包括防护组件、支撑组件、土壤水分传感器和作物冠层分析仪，所述防护组件安装在支撑组件的上端，所述支撑组件的下端设有固定件，所述土壤水分传感器与固定件固定连接，所述作物冠层分析仪安装在防护组件内，所述防护组件内设有GPS，所述防护组件的旁侧设有警示灯。
进一步，所述防护组件包括固定壳，所述固定壳的上端设有检测口，所述固定壳上端位于检测口两侧的位置均设有滑槽，所述检测口处设有滑盖，所述滑盖的两侧分别与两个滑槽滑动配合，所述固定壳的下部设有防护轴，所述防护轴和滑盖之间设有用于连接两者的连接板，所述防护轴的一端设有齿轮组，所述齿轮组的旁侧设有防护电机，所述防护电机的输出端和防护轴之间通过齿轮组传动连接。
进一步，所述数据库内的数据根据每种作物的种类进行一次分类，每种作物根据其不同生长阶段将数据进行二次分类形成单个的数据组，每个数据组内包括的信息有作物冠层光谱范围、水分需求量和各类养分需求量。
进一步，所述分析模块具有如下功能：
分析模块与云服务器连接，通过云服务器查询近三天检测地区天气情况，如果三天内将出现有效降水，则直接推荐用户无需进行灌溉和施肥作业，如果三天内无有效降水，则进行以下步骤；
S1：保护电机工作并通过齿轮组带动滑盖转动，打开检测口，作物冠层分析仪拍取作物冠层光谱图，同时，土壤水分传感器工作检测土壤中的含水量，通过数据终端将所有数据采集器采集的数据整理并传输给数据分析站；
S2：分析模块对作物冠层光谱图进行分析，获得作物生长阶段、作物内养分含量信息，数据传输模块根据输入的作物名称信息以及分析得到的作物生长阶段信息从数据库内获取对应作物在该生长阶段的水分需求量和各类养分需求量；
S3：根据上述步骤中获取的作物水分需求量、各类养分需求量、作物内养分含量、作物内水分含量和土壤内中的含水量，选用检测作物预先设定的计算公式进行运算，得到推荐检测地区内需要灌溉量以及各种肥料的施肥量；
S4：将计算结果推荐给用户。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
其一，本发明在检测区域内设置一个太阳能机构和一个数据终端，之后，能够在附近范围内布置若干个数据采集器，在使用时，作物冠层分析仪拍取作物冠层光谱图，土壤水分传感器工作检测土壤中的含水量，通过数据终端将所有数据采集器采集的数据整理并传输给数据分析站，分析模块对作物冠层光谱图进行分析，获得作物生长阶段、作物内养分含量信息，数据传输模块根据输入的作物名称信息以及分析得到的作物生长阶段信息从数据库内获取对应作物在该生长阶段的水分需求量和各类养分需求量，根据获取的作物水分需求量、各类养分需求量、作物内养分含量、作物内水分含量和土壤内中的含水量，选用检测作物预先设定的计算公式进行运算，得到推荐检测地区内需要灌溉量以及各种肥料的施肥量，将计算结果推荐给用户；
本发明在使用时可以在检测区域临时设立数据采集器，也可以永久设置数据采集器，根据成本和需求进行选择，从而降低小型种植户的成本，一个太阳能机构和一个数据终端的设置能够为附近的多个小型种植户同时服务，进行集体化服务，进一步降低了小型种植户的使用成本，本发明不仅能够适用于大型现代化农产的使用，还能够为小型农业种植户服务，提高了其适用性，解决了现有的农业灌溉施肥智能系统无法为小型农业种植户服务的问题。
其二，本发明在工作前，先通过云服务器查询近三天检测地区天气情况，如果三天内将出现有效降水，则直接推荐用户无需进行灌溉和施肥作业，如果三天内无有效降水再进行检测工作，在检测计算灌溉和施肥量时，考虑到了作物不同生长阶段对水分以及肥料的需求，解决了现有技术中在计算灌溉量和施肥量时没有考虑天气以及作物生长阶段等因素的问题，提高了灌溉量和施肥量计算的准确性，将计算结果推荐给用户，用户根据结果进行灌溉和施肥，保证了灌溉和施肥量的准确性，避免造成水源和肥料的浪费。
其三，本发明在不使用时，通过滑盖将检测口关闭，既能够避免雨水进入固定壳内导致设备损坏，也能够避免灰尘和落叶等杂物散落在作物冠层分析仪的拍摄头上，阻碍作物冠层分析仪的工作，延长了设备的使用寿命，也无需人工进行实时清理，降低了劳动量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明的工作流程图；
图3为本发明中数据采集器的结构示意图；
图4为本发明中数据采集器的拆分图；
图5为图4中A处的放大图。
附图标记：
防护组件1，固定壳1a，检测口1b，滑槽1c，滑盖1d，防护轴1e，连接板1f，齿轮组1g，防护电机1h，支撑组件2，土壤水分传感3，作物冠层分析仪4，固定件5，警示灯6。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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显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。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1至图5所示，本发明实施例提供了一种太阳能测墒测肥推荐系统，包括云服务器、数据采集站和数据分析站，所述数据采集站和云服务器均与数据分析站通过网络连接；
所述数据采集站包括太阳能机构、数据终端和若干个数据采集器，所述太阳能机构用于将太阳能转化为电能储存并为数据采集器和数据终端提供电能，若干个数据采集器根据土地具体情况分布在检测地内，通过数据采集器采集检测地内植物的生长情况以及土壤含水量信息，数据终端用于集中处理所有数据采集器采集的信息；
所述数据分析站包括控制终端、数据传输模块和分析模块；所述数据传输模块用于在数据分析站和数据采集站之间以及数据分析站和云服务器之间传输数据，所述分析模块用于对从云服务器和数据采集站取得的数据进行综合分析，计算出推荐施肥和灌溉数据，所述控制终端为手机、平板电脑或者专用终端设备，控制终端与数据分析站之间通过2g/3g/4g/5g会WIFI网络连接；
所述云服务器包括数据库和数据管理模块，数据管理模块用于将取得的数据进行分类整理，数据库用于储存数据管理模块整理后的数据。
具体地，所述太阳能机构包括太阳能板、光伏充电控制器和太阳能蓄电池，太阳能板与光伏充电控制器电性连接，将太阳能转化为电能并输入太阳能蓄电池内进行储存，为所有数据采集器以及数据终端供电；本发明只在检测时才需要通电进行工作，耗电量较少，也无需实时供电，因此通过太阳能转化供电可实施性较大，而且太阳能发电绿色环保，也能够降低设备的使用成本。
具体地，所述数据采集器包括防护组件1、支撑组件2、土壤水分传感器3和作物冠层分析仪4，所述防护组件1安装在支撑组件2的上端，所述支撑组件2的下端设有固定件5，所述土壤水分传感器3与固定件5固定连接，所述作物冠层分析仪4安装在防护组件1内，所述防护组件1内设有GPS，所述防护组件1的旁侧设有警示灯6；防护组件1用于对内部的作物冠层分析仪4和GPS进行保护，避免内部设备暴露在外日晒雨淋容易损坏，支撑组件2用于固定和支撑防护组件1，土壤水分传感器3用于检测土壤内的水分，作物冠层分析仪4用于采集作物冠层光谱图，GPS用于确定数据采集器的位置，固定件5在支撑组件2上的位置能够调整，从而能够调整土壤水分传感器3位于土壤内的深度，其中，支撑组件2为两根插接的支撑杆，一根支撑杆插接在另一根支撑杆内伸缩配合，其结构为现有技术，附图中会详细展示，在此不做赘述。
具体地，所述防护组件1包括固定壳1a，所述固定壳1a的上端设有检测口1b，所述固定壳1a上端位于检测口1b两侧的位置均设有滑槽1c，所述检测口1b处设有滑盖1d，所述滑盖1d的两侧分别与两个滑槽1c滑动配合，所述固定壳1a的下部设有防护轴1e，所述防护轴1e和滑盖1d之间设有用于连接两者的连接板1f，所述防护轴1e的一端设有齿轮组1g，所述齿轮组1g的旁侧设有防护电机1h，所述防护电机1h的输出端和防护轴1e之间通过齿轮组1g传动连接；防护电机1h工作并通过齿轮组1g带动防护轴1e转动，防护轴1e通过连接板1f带动滑盖1d滑动，滑盖1d滑动用于关闭和打开检测口1b，滑盖1d将检测口1b关闭，能够避免雨水进入固定壳1a内导致设备损坏，也能够避免灰尘和落叶等杂物散落在作物冠层分析仪4的拍摄头上阻碍作物冠层分析仪4的工作，当滑盖1d打开后，作物冠层分析仪4能够拍取作物冠层光谱图。
具体地，所述数据库内的数据根据每种作物的种类进行一次分类，每种作物根据其不同生长阶段将数据进行二次分类形成单个的数据组，每个数据组内包括的信息有作物冠层光谱范围、水分需求量和各类养分需求量。
具体地，所述分析模块具有如下功能：
分析模块与云服务器连接，通过云服务器查询近三天检测地区天气情况，如果三天内将出现有效降水，则直接推荐用户无需进行灌溉和施肥作业，如果三天内无有效降水，则进行以下步骤；
S1：保护电机工作并通过齿轮组1g带动滑盖1d转动，打开检测口1b，作物冠层分析仪4拍取作物冠层光谱图，同时，土壤水分传感器3工作检测土壤中的含水量，通过数据终端将所有数据采集器采集的数据整理并传输给数据分析站；
S2：分析模块对作物冠层光谱图进行分析，获得作物生长阶段、作物内养分含量信息，数据传输模块根据输入的作物名称信息以及分析得到的作物生长阶段信息从数据库内获取对应作物在该生长阶段的水分需求量和各类养分需求量；
S3：根据上述步骤中获取的作物水分需求量、各类养分需求量、作物内养分含量、作物内水分含量和土壤内中的含水量，选用检测作物预先设定的计算公式进行运算，得到推荐检测地区内需要灌溉量以及各种肥料的施肥量；
S4：将计算结果推荐给用户；在使用时数据分析站通过数据传输模块向控制终端发送通知短信或者语音信息。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：包括云服务器、数据采集站和数据分析站，所述数据采集站和云服务器均与数据分析站通过网络连接；
所述数据采集站包括太阳能机构、数据终端和若干个数据采集器，所述太阳能机构用于将太阳能转化为电能储存并为数据采集器和数据终端提供电能，若干个数据采集器根据土地具体情况分布在检测地内，通过数据采集器采集检测地内植物的生长情况以及土壤含水量信息，数据终端用于集中处理所有数据采集器采集的信息；
所述数据分析站包括控制终端、数据传输模块和分析模块；所述数据传输模块用于在数据分析站和数据采集站之间以及数据分析站和云服务器之间传输数据，所述分析模块用于对从云服务器和数据采集站取得的数据进行综合分析，计算出推荐施肥和灌溉数据，所述控制终端为手机、平板电脑或者专用终端设备，控制终端与数据分析站之间通过2G,3G,4G,5G或WIFI网络连接；
所述云服务器包括数据库和数据管理模块，数据管理模块用于将取得的数据进行分类整理，数据库用于储存数据管理模块整理后的数据。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：所述太阳能机构包括太阳能板、光伏充电控制器和太阳能蓄电池，太阳能板与光伏充电控制器电性连接，将太阳能转化为电能并输入太阳能蓄电池内进行储存，为所有数据采集器以及数据终端供电。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：所述数据采集器包括防护组件(1)、支撑组件(2)、土壤水分传感器(3)和作物冠层分析仪(4)，所述防护组件(1)安装在支撑组件(2)的上端，所述支撑组件(2)的下端设有固定件(5)，所述土壤水分传感器(3)与固定件(5)固定连接，所述作物冠层分析仪(4)安装在防护组件(1)内，所述防护组件(1)内设有GPS，所述防护组件(1)的旁侧设有警示灯(6)。
4.根据权利要求3所述的一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：所述防护组件(1)包括固定壳(1a)，所述固定壳(1a)的上端设有检测口(1b)，所述固定壳(1a)上端位于检测口(1b)两侧的位置均设有滑槽(1c)，所述检测口(1b)处设有滑盖(1d)，所述滑盖(1d)的两侧分别与两个滑槽(1c)滑动配合，所述固定壳(1a)的下部设有防护轴(1e)，所述防护轴(1e)和滑盖(1d)之间设有用于连接两者的连接板(1f)，所述防护轴(1e)的一端设有齿轮组(1g)，所述齿轮组(1g)的旁侧设有防护电机(1h)，所述防护电机(1h)的输出端和防护轴(1e)之间通过齿轮组(1g)传动连接。
5.根据权利要求4所述的一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：所述数据库内的数据根据每种作物的种类进行一次分类，每种作物根据其不同生长阶段将数据进行二次分类形成单个的数据组，每个数据组内包括的信息有作物冠层光谱范围、水分需求量和各类养分需求量。
6.根据权利要求5所述的一种太阳能测墒测肥推荐系统，其特征在于：所述分析模块具有如下功能：
分析模块与云服务器连接，通过云服务器查询近三天检测地区天气情况，如果三天内将出现有效降水，则直接推荐用户无需进行灌溉和施肥作业，如果三天内无有效降水，则进行以下步骤；
S1：保护电机工作并通过齿轮组(1g)带动滑盖(1d)转动，打开检测口(1b)，作物冠层分析仪(4)拍取作物冠层光谱图，同时，土壤水分传感器(3)工作检测土壤中的含水量，通过数据终端将所有数据采集器采集的数据整理并传输给数据分析站；
S2：分析模块对作物冠层光谱图进行分析，获得作物生长阶段、作物内养分含量信息，数据传输模块根据输入的作物名称信息以及分析得到的作物生长阶段信息从数据库内获取对应作物在该生长阶段的水分需求量和各类养分需求量；
S3：根据上述步骤中获取的作物水分需求量、各类养分需求量、作物内养分含量、作物内水分含量和土壤内中的含水量，选用检测作物预先设定的计算公式进行运算，得到推荐检测地区内需要灌溉量以及各种肥料的施肥量；
S4：将计算结果推荐给用户。
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