一种灌溉方法及服务器
技术领域
本申请涉及作物种植技术领域,尤其涉及一种灌溉方法及服务器。
背景技术
随着工业化进程的迅速发展,农业水资源紧缺与经济发展的矛盾日益突出。目前,在农业生产中,生产者通常采用喷灌、滴灌等方式,来取代以往的漫灌、淹灌等方式,对作物进行灌溉,以减少对水资源的浪费,提高农业水资源的利用率。
但是,农业生产者在灌溉过程中,通常是依据往年的经验,来确定灌溉作物的用水量。并且,对作物的灌溉往往是通过人工的方式进行,那么就可能存在忘记灌溉或者延迟灌溉的情况。
这种过于依靠人工的灌溉方式,浪费大量的人力资源,而且往往也会浪费水资源,没有根据农作物当前情况,向农作物灌溉适合其生长的水量,不利于作物的良好生长,不利于提高水资源的利用率。
发明内容
本申请实施例提供一种灌溉方法及服务器,用以解决灌溉方法不合理,水资源利用率较低的问题。
本申请实施例提供的一种灌溉方法,包括:
服务器根据灌溉区域的气候数据,确定所述灌溉区域的作物的标准需水量,其中,所述气候数据至少包括气温、空气湿度、太阳辐射值;
根据预先对所述灌溉区域划分的若干子灌溉区域,接收由各子灌溉区域的图像采集设备采集的图像,根据所述图像或者根据用户终端发送的信息,确定各子灌溉区域的作物的种类、生长阶段,并确定作物在所述生长阶段对应的第一灌溉需求因子,其中,所述第一灌溉需求因子对应于作物在相应生长阶段的标准需水量;所述生长阶段包括幼苗阶段、成长阶段和成熟阶段;
根据通过传感器获取到的多个子灌溉区域分别对应的土壤相对含水率,分别确定各子灌溉区域对应的第二灌溉需求因子,所述第二灌溉需求因子对应于作物在相应子灌溉区域的标准需水量;
根据所述标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,确定所述作物在相应生长阶段以及相应子灌溉区域的实际需水量,并根据所述实际需水量,向所述灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令,所述灌溉指令包括子灌溉区域标识、子灌溉区域的实际需水量。
接收器,根据预先对所述灌溉区域划分的若干子灌溉区域,接收由各子灌溉区域的图像采集设备采集的图像、用户终端发送的信息,以及传感器获取到的多个子灌溉区域分别对应的土壤相对含水率;
处理器,根据灌溉区域的气候数据,确定所述灌溉区域的作物的标准需水量,其中,所述气候数据至少包括气温、空气湿度、太阳辐射值;根据预先对所述灌溉区域划分的若干子灌溉区域,各子灌溉区域的图像采集设备采集的图像或者用户终端发送的信息,确定各子灌溉区域的作物的种类、生长阶段,并确定作物在所述生长阶段对应的第一灌溉需求因子,其中,所述第一灌溉需求因子对应于作物在相应生长阶段的标准需水量;所述生长阶段包括幼苗阶段、成长阶段和成熟阶段;根据通过传感器获取到的多个子灌溉区域分别对应的土壤相对含水率,分别确定各子灌溉区域对应的第二灌溉需求因子,所述第二灌溉需求因子对应于作物在相应子灌溉区域的标准需水量;根据所述标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,确定所述作物在相应生长阶段以及相应子灌溉区域的实际需水量;
发射器,根据所述实际需水量,向所述灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令,所述灌溉指令包括子灌溉区域标识、子灌溉区域的实际需水量。
本申请实施例提供一种灌溉方法及服务器,服务器可根据灌溉区域的气候数据,确定作物的标准需水量,再根据灌溉区域划分成的各子灌溉区域种植的作物的种类、生长阶段,确定出第一灌溉需求因子,根据作物生长的土壤相对含水率,确定出第二灌溉需求因子。之后,根据确定出的标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,分别确定出各子灌溉区域对应的实际需水量,并向灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令。这种灌溉方法可以根据作物的实际生长情况,对不同种类、不同生长阶段的作物以及不同子灌溉区域内的作物进行针对性灌溉,能够向同一灌溉区域的不同子灌溉区域内的作物提供满足作物生长需求的水量,使作物良好生长,并且,不限制种植作物的种类,能够提高水资源利用率,避免水资源的浪费,还能减少对用户的依赖,提高自动化程度,实现合理灌溉。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例提供的灌溉方法流程图;
图2为本申请实施例提供的服务器结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例中,为了节省人力,实现自动化灌溉,灌溉区域内可对应有一个或多个灌溉控制设备(如,自动化水泵等),各灌溉控制设备可负责灌溉区域内划分成的若干子灌溉区域的作物的灌溉。各灌溉控制设备可与服务器进行通信,接收服务器发送的指令,并根据接收到的指令,对所负责的子灌溉区域内的作物进行灌溉。为了方便说明,本申请以一个灌溉区域对应一个灌溉控制设备为例进行描述。
图1为本申请实施例提供的灌溉方法流程图,具体包括以下步骤:
S101:服务器根据灌溉区域的气候数据,确定所述灌溉区域的作物的标准需水量。
在本申请实施例中,服务器可根据灌溉区域的气候数据,确定灌溉区域内的作物的标准需水量。其中,标准需水量指的是,理想作物(表示高度一致、生长旺盛、完全覆盖地面的绿色草地)在该灌溉区域的气候环境中供水充足的条件下,为满足植株蒸腾和棵间蒸发而所需的水量。服务器可将通过气候数据确定出的标准需水量,作为灌溉区域内的任意一种作物的实际需水量的参考。标准需水量表示作物在预设时间段内的标准需水量,可以是一天,或者一周,等等。气候数据可以包括气温、空气湿度、太阳辐射值等。
具体的,在一个实施例中,服务器可获取灌溉区域对应的灌溉控制设备的设备标识,并根据预存的设备标识与地理位置的对应关系,确定灌溉控制设备所处的地理位置,即灌溉区域所处的地理位置。或者,灌溉控制设备可具有全球定位系统(Global PositioningSystem,GPS)模块,服务器可通过灌溉控制设备的GPS模块,确定灌溉控制设备所处的地理位置。服务器在获取到灌溉区域所处的地理位置后,可通过网络获得该地理位置对应的气候数据。在另一个实施例中,灌溉区域内可具有若干传感器(如,温度传感器、湿度传感器等),用于采集灌溉区域的气候数据。服务器可通过这些传感器,获取灌溉区域对应的气候数据。
服务器在获取到灌溉区域的气候数据后,可根据W0=2.3*10-3*RaTmean+17.8(Tmax-Tmin)0.5+lnb(Hmax-Hmin)来确定作物的日标准需水量。其中,W0为作物的标准需水量,单位为mm/d,Tmax为日最高气温,Tmin为日最低气温,Tmean为平均气温,Ra为太阳辐射值,Hmax为日最高湿度,Hmin为日最低湿度,b为第二预设系数。其中,服务器可根据灌溉区域对应的历史数据对上述公式进行验证,以调整第二预设系数b。需要说明的是,服务器也可以根据其他预设的时间段,通过对上述公式进行调整,来确定作物的周标准需水量等,本申请对此不做限定。
在本申请实施例中,服务器通过上述公式,根据气温、湿度以及太阳辐射值等灌溉区域的气候数据,确定出的作物的标准需水量,仅通过简单的气温、湿度等容易获得的气候数据,就可以较为准确的表示生长在该灌溉区域内的任意一种作物的标准需水量。易于实现,操作简单,且准确率较高,科学合理。
S102:灌溉区域预先划分的各子灌溉区域对应的各图像采集设备采集图像,并发送至服务器,服务器可根据获得的图像,确定各子灌溉区域作物的种类、生长阶段,并确定作物在当前生长阶段对应的第一灌溉需求因子。
由于不同作物的需水量差别较大,同种作物在不同生长阶段的需水量的差别也较大,因此,针对一种作物,在确定其需水量时,需要根据作物的种类、生长阶段等因素进行确定。
在本申请实施例中,服务器可将灌溉区域预先划分为若干子灌溉区域,用户可在各子灌溉区域内种植种类相同或者不同的作物。各子灌溉区域内均可具有图像采集设备,图像采集设备用于采集各子灌溉区域内的图像,并将采集到的图像发送至服务器。服务器可根据接收到的图像,确定各子灌溉区域内作物的种类以及生长阶段,以根据作物的种类以及生长阶段,确定出作物在当前生长阶段对应的第一灌溉需求因子。其中,第一灌溉需求因子对应于作物在各生长阶段的标准需水量,在作物的不同生长阶段,对应的第一灌溉需求因子可能均不同。服务器可根据第一灌溉需求因子,对确定出的标准需水量进行调整,以获得针对该种类的作物在各生长阶段的需水量。
具体的,服务器在接收到图像采集设备发送的图像后,根据图像识别,可确定作物的种类以及生长阶段。其中,生长阶段可至少包括幼苗阶段、成长阶段以及成熟阶段。之后,服务器可从历史数据中,确定出与作物的当前生长阶段相对应的历史数据。根据历史数据中的该种作物在当前生长阶段的实际需水量与标准需水量的比值,将该比值确定为该种作物在当前生长阶段对应的第一灌溉需求因子。
在一个实施例中,用户也可通过终端,将作物的种类以及生长阶段等信息自行上传至服务器。或者,当服务器根据获取到的图像无法进行图像识别,或者图像识别的效果较差时,服务器可向终端发送请求,使用户根据该请求上传作物的种类、生长阶段等信息。
进一步地,由于不同种类的作物的生长期的时间长短不同,生长阶段不同,需水量也有所不同。因此,针对不同种类的作物,可根据作物的生长习性,将作物的生长阶段划分为不同的时期,本申请对此不做限定。例如,小麦的生长阶段可划分为出苗期、越冬期、返青期、抽穗期、成熟期等。
在本申请实施例中,服务器可根据确定出的作物的种类以及生长阶段,对标准需水量进行调整,以使调整后的需水量能够适应当前作物的生物特性。这种针对作物的生物特性确定作物的需水量的方法,能够充分考虑不同作物之间的差异性,针对不同种类的作物,以及作物的不同生长阶段,对具体的一种作物在当前生长阶段所需的水量进行准确的判定,以满足作物生长的需要,有利于作物的良好生长。
S103:各子灌溉区域的传感器分别获取各子灌溉区域的土壤相对含水率,并发送至服务器。服务器根据各子灌溉区域的土壤相对含水率,分别确定各子灌溉区域对应的第二灌溉需求因子。
在作物的生长过程中,作物生长的土壤的质地、含水量、有机质含量等因素,也会对作物的需水量产生影响。也就是说,即使是处于相同的生长阶段的同种类的作物,由于土壤的不同,需水量也会不同。
在本申请实施例中,各灌溉区域可分别具有一个或多个传感器,用于采集土壤的相对含水率数据。服务器可获取各子灌溉区域的传感器采集到的土壤相对含水率数据,并根据获取到的数据,确定各子灌溉区域分别对应的第二灌溉需求因子。其中,第二灌溉需求因子对应于作物在各子灌溉区域的标准需水量。各子灌溉区域的土壤不同,则第二灌溉需求因子不同,相应的,作物在各子灌溉区域的需水量也不同。服务器可根据第二灌溉需求因子,对确定出的标准需水量进行调整,以获得作物在各子灌溉区域的不同土壤中生长所需的需水量。
具体的,服务器可先根据灌溉区域所处的地理位置以及预先存储的所述地理位置对应的土壤类型,确定灌溉区域对应的土壤类型。不同类型的土壤中具有的有机质含量、能够承载的最大水量等数据,均不相同。其中,土壤类型可至少包括黑土、红土、黄土。之后,服务器可根据灌溉区域的土壤类型,根据该土壤类型的特性,基于预存的对应关系,确定灌溉区域的土壤类型对应的土壤水分绝对充分的临界土壤含水率,以及土壤水分胁迫的临界土壤含水率。服务器可根据获取到的灌溉区域中各子灌溉区域对应的土壤相对含水率,通过分别确定各子灌溉区域对应的第二灌溉需求因子。其中,k2为第二灌溉需求因子,x为土壤相对含水率,x1为土壤水分绝对充分的临界土壤含水率,x2为土壤水分胁迫的临界土壤含水率,α为第三预设系数。x1、x2即上述根据灌溉区域的土壤类型以及预存的对应关系确定出的数据。
在本申请实施例中,服务器通过将灌溉区域划分为若干子灌溉区域,可针对各子灌溉区域,根据该子灌溉区域的土壤的相对含水率,确定出该子灌溉区域的作物的需水量。这种方法充分考虑了作物所生长的土壤的性质,根据作物的实际生长环境,确定作物的需水量,更加准确,并具有科学性,有利于对水资源的充分利用。
S104:服务器根据标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,确定作物的实际需水量,并根据实际需水量,向灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令。
服务器根据灌溉区域的气候数据得到标准需水量,根据不同种类的作物以及作物的不同生长阶段得到第一灌溉需求因子,以及,根据作物生长的土壤性质得到第二灌溉需求因子。那么,服务器可根据确定出的标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,确定作物的实际需水量。具体的,服务器可根据W1=W0*k1*k2,确定作物的实际需水量。其中,W1为实际需水量,W0为标准需水量,k1为第一灌溉需求因子,k2为第二灌溉需求因子。
服务器预先将灌溉区域划分为若干子灌溉区域,并根据各子灌溉区域内种植的作物种类、作物的生长阶段以及土壤相对含水率,分别确定出各子灌溉区域内作物的实际需水量,并向灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令。灌溉指令中可包括各子灌溉区域的标识以及各子灌溉区域的实际需水量。灌溉控制设备可根据接收到的服务器发送的灌溉指令,分别对各子灌溉区域进行灌溉。
在本申请实施例中,服务器可根据作物的种类、生长阶段以及土壤相对含水率,对各子灌溉区域中种植的作物,进行针对性的灌溉。这样能够根据作物的实际生长情况,为作物提供满足其生长需求的水量,使作物能够在充足且适宜的供水条件下生长,有利于作物的良好生长。并且,这种计算方式有效提升了水资源的利用率,使水资源能够得到最大化利用,避免产生水资源的浪费,实现科学用水,合理灌溉。另外,通过灌溉控制设备的自动化灌溉,可减少对人为因素的依赖性,提高自动化程度,并且,机器灌溉能够实现更加精准的灌溉,更加科学与合理。
进一步地,服务器向灌溉控制设备发送的灌溉指令中,可包括各子灌溉区域的作物对应的实际用水量,还可包括各子灌溉区域的灌溉开始时间以及灌溉时长。具体的,服务器可根据确定灌溉开始时间。其中,T表示灌溉开始时间与当前时间之间的时间差,E为各子灌溉区域的当前土壤湿度与预设土壤湿度的差值,W1为各子灌溉区域的实际需水量,a为可调整的第一预设系数,预设土壤湿度基于预存的土壤类型、作物种类与预设土壤湿度之间的对应关系确定,表示相应的土壤类型适宜作物生长的最佳土壤湿度。之后,服务器可根据各子灌溉区域对应的实际需水量与灌溉方式,确定灌溉时长。其中,灌溉方式包括滴灌、喷灌等,灌溉时长与灌溉方式的水流量有关。
根据可知,各子灌溉区域的当前土壤湿度越小,表示土壤的干旱程度越严重,则各子灌溉区域的当前土壤湿度与预设土壤湿度的差值越大,即E越大,T(即,灌溉时间与当前时间之间的时间差)越短,表示灌溉时间越早。
更进一步地,若灌溉区域内降雨,向作物供水,则服务器可根据灌溉区域内的降雨量,来调整作物的实际需水量或者灌溉时间。
在一个实施例中,服务器可根据子灌溉区域在预设时间段的历史降雨量数据,确定灌溉区域在预设时间段内的历史平均降雨量。根据历史平均降雨量与当前的降雨概率的乘积确定降雨信息,并根据预设的降雨信息与a的对应关系,确定a的值。
例如,服务器确定出2019年7月1日某子灌溉区域对应的实际需水量为10mm,那么为了确定灌溉时间,可根据历史数据中的7月1日该子灌溉区域的实际降雨量,确定出7月1日的历史平均降雨量。再根据确定出的历史平均降雨量与2019年7月1日的降雨概率的乘积,确定降雨信息。并根据预设的降雨信息与a的对应关系,确定a的值。
在本申请实施例中,灌溉控制设备可根据服务器发送的灌溉指令中各子灌溉区域对应的实际需水量以及灌溉时间,对各子灌溉区域进行针对性灌溉。这种灌溉方式可以针对各个子灌溉区域的作物的实际生长情况,以及各个子灌溉区域的土壤的干旱程度,分别进行针对性灌溉。对各子灌溉区域分别进行灌溉,且没有同时灌溉的强制性要求,使作物能够在适应其自身需要的土壤湿度的条件下健康生长,能够在满足作物生长需求的基础上,提高水资源的利用率。
此外,服务器在向灌溉控制设备发送灌溉指令之前,可根据灌溉控制设备对应的水位计,确定灌溉控制设备所能支配的水资源的剩余水量,以便在剩余水量不足的情况下,能够根据各子灌溉区域的实际需水量,对剩余水量进行合理分配。
在一个实施例中,灌溉区域内的各子灌溉区域种植的作物的种类不同。服务器可根据种植的不同作物的种类,确定各种作物对应的预设的作物抗旱类型。其中,预设的作物抗旱类型至少包括耐旱型、普通型、不耐旱型。服务器可根据各子灌溉区域对应的作物抗旱类型,对先前确定出的实际需水量按照相应的预设比例进行调整,并将调整后的各子灌溉区域的需水量返回至灌溉控制设备。例如,可将耐旱型、普通型、不耐旱型的作物的需水量分别减少至原来的70%、80%以及90%。
在另一个实施例中,灌溉区域内的各子灌溉区域种植的作物的种类相同。服务器可根据待灌溉的各子灌溉区域对应的土壤相对含水率从高到低的顺序,对先前确定出的各子灌溉区域的实际需水量按照预设比例进行调整,并将调整后的各子灌溉区域的实际需水量返回至灌溉控制设备。
需要说明的是,在本申请未提出的其他实施例中,服务器还可根据各子灌溉区域距离其他水源的远近来分配剩余水资源,等等,本申请对如何分配剩余水量不做限定。
图2为本申请实施例提供的服务器结构示意图,具体包括:
接收器210,根据预先对所述灌溉区域划分的若干子灌溉区域,接收由各子灌溉区域的图像采集设备采集的图像、用户终端发送的信息,以及传感器获取到的多个子灌溉区域分别对应的土壤相对含水率;
处理器220,根据灌溉区域的气候数据,确定所述灌溉区域的作物的标准需水量,其中,所述气候数据至少包括气温、空气湿度、太阳辐射值;根据预先对所述灌溉区域划分的若干子灌溉区域,各子灌溉区域的图像采集设备采集的图像或者用户终端发送的信息,确定各子灌溉区域的作物的种类、生长阶段,并确定作物在所述生长阶段对应的第一灌溉需求因子,其中,所述第一灌溉需求因子对应于作物在相应生长阶段的标准需水量;所述生长阶段包括幼苗阶段、成长阶段和成熟阶段;根据通过传感器获取到的多个子灌溉区域分别对应的土壤相对含水率,分别确定各子灌溉区域对应的第二灌溉需求因子,所述第二灌溉需求因子对应于作物在相应子灌溉区域的标准需水量;根据所述标准需水量以及第一灌溉需求因子、第二灌溉需求因子,确定所述作物在相应生长阶段以及相应子灌溉区域的实际需水量;
发射器230,根据所述实际需水量,向所述灌溉区域对应的灌溉控制设备发送灌溉指令,所述灌溉指令包括子灌溉区域标识、子灌溉区域的实际需水量。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。