CN110432119A - 可控型农田定时灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可控型农田定时灌溉系统，包括：抽水泵，设置在稻田的侧面，用于在泵体驱动设备的驱动下从蓄水池内抽水并释放到稻田内；泵体驱动设备，用于基于即时水稻株数向所述抽水泵发出相应的抽水驱动指令以驱动抽水泵抽取相应水量；在所述泵体驱动设备中，所述即时水稻株数越少，驱动抽水泵抽取的相应水量越少。本发明的可控型农田定时灌溉系统节约人工、安全有效。由于采用定时向稻田放水的模式以保证对稻田的供水量，并基于每一次定制识别到的水稻株数决定每次供水的水量，从而在水稻因为生病或其他原因缺少或补种时保持稻田的供水量与水稻株数的匹配性。

Description

可控型农田定时灌溉系统

技术领域

本发明涉及农田灌溉领域，尤其涉及一种可控型农田定时灌溉系统。

背景技术

灌溉是为地补充作物所需水分的技术措施。为了保证作物正常生长， 获取高产稳产，必须供给作物以充足的水分。在自然条件下，往往因降水 量不足或分布的不均匀，不能满足作物对水分要求。因此，必须人为地进 行灌溉，以补天然降雨之不足。

灌溉，即用水浇地。灌溉原则是灌溉量、灌溉次数和时间要根据药用 植物需水特性、生育阶段、气候、土壤条件而定，要适时、适量，合理灌 溉。其种类主要有播种前灌水、催苗灌水、生长期灌水及冬季灌水等。

漫灌要挖沟渠，以前用人工，后来用牲畜、拖拉机，后来最先进的用 激光测距的先进机械，取决于经济和地理条件，例如需要灌溉的地域面 积大小，有什么可用的技术，人工费用等。植物在畦和陇沟中排成行或在 苗床上生长，水沿着渠道进入农田，顺着陇沟或苗床边沿流入。也可以在 田中用硬塑料管或铝管引水，在管上间隔距离开孔灌溉，用虹吸管连接渠 道。

发明内容

本发明需要具备以下两处发明点：

(1)采用定时向稻田放水的模式以保证对稻田的供水量，并基于每 一次定制识别到的水稻株数决定每次供水的水量，以在水稻因为生病或其 他原因缺少或补种时保持稻田的供水量与水稻株数的匹配性；

(2)根据USM滤镜处理后的图像数据进行图像识别的结果确定是否 需要对USM滤镜处理后的图像数据进行补充的导向滤波处理，从而减少不 必要的滤波运算。

根据本发明的一方面，提供了一种可控型农田定时灌溉系统，所述系 统包括：

抽水泵，设置在稻田的侧面，通过管道与附近的蓄水池连接，用于在 泵体驱动设备的驱动下从蓄水池内抽水并释放到稻田内；

泵体驱动设备，与抽水泵连接，用于基于接收到的即时水稻株数向所 述抽水泵发出相应的抽水驱动指令以驱动抽水泵抽取相应水量；

在所述泵体驱动设备中，所述即时水稻株数越少，驱动抽水泵抽取的 相应水量越少；

定时抓拍设备，用于每隔预设时间间隔对稻田执行一次图像抓拍动 作，以获得相应的定式抓拍图像；

USM滤镜处理设备，与所述定时抓拍设备连接，用于接收所述定式抓 拍图像，对所述定式抓拍图像执行基于USM滤镜处理，以获得并输出滤镜 处理图像；

信号分析设备，与所述USM滤镜处理设备连接，用于对所述滤镜处理 图像执行基于对应稻田分割阈值的稻田目标分割处理，以获得并输出对应 的初次分割图案；

指令提取设备，与所述信号分析设备连接，用于对接收到的初次分割 图案执行面积分析，以在所述初次分割图案占据的像素点的数量超限时， 发出识别成功指令，否则，发出识别失败指令。

本发明的可控型农田定时灌溉系统节约人工、安全有效。由于采用定 时向稻田放水的模式以保证对稻田的供水量，并基于每一次定制识别到的 水稻株数决定每次供水的水量，从而在水稻因为生病或其他原因缺少或补 种时保持稻田的供水量与水稻株数的匹配性。

具体实施方式

下面将对本发明的可控型农田定时灌溉系统的实施方案进行详细说 明。

水稻是稻属谷类作物，代表种为稻(学名：Oryza sativa L.)。水稻原 产于中国和印度，七千年前中国长江流域的先民们就曾种植水稻。

水稻按稻谷类型分为籼稻和粳稻、早稻和中晚稻、糯稻和非糯稻。还 有其它分类，按是否无土栽培分为水田稻与浮水稻；按生存周期分为季节 稻与“懒人稻”(越年再生稻)；按高矮分为普通水稻与2米左右的巨型 稻；按耐盐碱性分为普通淡水稻与“海水稻”(其实它主要使用淡水)。

水稻所结子实即稻谷，稻谷脱去颖壳后称糙米，糙米碾去米糠层即可 得到大米。世界上近一半人口以大米为主食。水稻除可食用外，还可以酿 酒、制糖作工业原料，稻壳和稻秆可以作为牲畜饲料。中国水稻主产区主 要是东北地区、长江流域、珠江流域。水稻属于直接经济作物，大米饭是 中国东北居民与南方居民的主食。

现有技术中，对于生长大量株数的稻田区域内，需要保持内部水量以 维持水稻的生长，然而内部水量过多，稻田内的水稻排出水份相对较少， 则容易导致水稻被沤坏，相反，内部水量不足，则影响了稻田内的水稻的 正常生长和发育。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种可控型农田定时灌溉系统，能 够有效解决相应的技术问题。

根据本发明实施方案示出的可控型农田定时灌溉系统包括：

抽水泵，设置在稻田的侧面，通过管道与附近的蓄水池连接，用于在 泵体驱动设备的驱动下从蓄水池内抽水并释放到稻田内；

泵体驱动设备，与抽水泵连接，用于基于接收到的即时水稻株数向所 述抽水泵发出相应的抽水驱动指令以驱动抽水泵抽取相应水量；

在所述泵体驱动设备中，所述即时水稻株数越少，驱动抽水泵抽取的 相应水量越少；

定时抓拍设备，用于每隔预设时间间隔对稻田执行一次图像抓拍动 作，以获得相应的定式抓拍图像；

USM滤镜处理设备，与所述定时抓拍设备连接，用于接收所述定式抓 拍图像，对所述定式抓拍图像执行基于USM滤镜处理，以获得并输出滤镜 处理图像；

信号分析设备，与所述USM滤镜处理设备连接，用于对所述滤镜处理 图像执行基于对应稻田分割阈值的稻田目标分割处理，以获得并输出对应 的初次分割图案；

指令提取设备，与所述信号分析设备连接，用于对接收到的初次分割 图案执行面积分析，以在所述初次分割图案占据的像素点的数量超限时， 发出识别成功指令，否则，发出识别失败指令；

导向滤波设备，设置在所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设备之 间，还与所述指令提取设备连接，用于在接收到识别失败指令时，对接收 到的滤镜处理图像执行导向滤波处理，以获得导向滤波图像，并将所述导 向滤波图像替换所述滤镜处理图像发送给所述信号分析设备；

所述信号分析设备在接收到所述导向滤波图像时，对所述滤镜处理图 像执行基于对应稻田分割阈值的稻田分割处理，以获得对应的再次分割图 案，并将所述再次分割图案作为代表性图案输出；

株数测量设备，分别与所述泵体驱动设备和所述信号分析设备连接， 用于基于水稻标准外形从所述代表性图案中搜索出多个水稻目标，并将所 述多个水稻目标的总数作为即时水稻株数发送给泵体驱动设备；

其中，所述导向滤波设备还用于在接收到识别成功指令时，不对接收 到的滤镜处理图像执行导向滤波处理；

其中，所述信号分析设备在接收到识别成功指令时，直接将所述初次 分割图案作为代表性图案输出。

接着，继续对本发明的可控型农田定时灌溉系统的具体结构进行进一 步的说明。

所述可控型农田定时灌溉系统中还可以包括：

电力线通信设备，还与所述指令提取设备连接，用于接收所述识别成 功指令或所述识别失败指令，并通过电力线通信链路发送所述识别成功指 令或所述识别失败指令；

其中，所述导向滤波设备、所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设 备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

所述可控型农田定时灌溉系统中还可以包括：

闪光灯控制器，位于定时抓拍设备的一侧，用于基于实时环境亮度控 制闪光灯的开闭；

其中，基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小 于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯。

所述可控型农田定时灌溉系统中：

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境 亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯；

其中，闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实 时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调 整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

所述可控型农田定时灌溉系统中还可以包括：

GPS定位设备，设置在抽水泵的一侧，用于提供抽水泵当前的GPS位 置。

根据本发明实施方案示出了可控型农田定时灌溉方法，所述方法 包括：

使用抽水泵，设置在稻田的侧面，通过管道与附近的蓄水池连接，用 于在泵体驱动设备的驱动下从蓄水池内抽水并释放到稻田内；

使用泵体驱动设备，与抽水泵连接，用于基于接收到的即时水稻株数 向所述抽水泵发出相应的抽水驱动指令以驱动抽水泵抽取相应水量；

在所述泵体驱动设备中，所述即时水稻株数越少，驱动抽水泵抽取的 相应水量越少；

使用定时抓拍设备，用于每隔预设时间间隔对稻田执行一次图像抓拍 动作，以获得相应的定式抓拍图像；

使用USM滤镜处理设备，与所述定时抓拍设备连接，用于接收所述定 式抓拍图像，对所述定式抓拍图像执行基于USM滤镜处理，以获得并输出 滤镜处理图像；

使用信号分析设备，与所述USM滤镜处理设备连接，用于对所述滤镜 处理图像执行基于对应稻田分割阈值的稻田目标分割处理，以获得并输出 对应的初次分割图案；

使用指令提取设备，与所述信号分析设备连接，用于对接收到的初次 分割图案执行面积分析，以在所述初次分割图案占据的像素点的数量超限 时，发出识别成功指令，否则，发出识别失败指令；

使用导向滤波设备，设置在所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设 备之间，还与所述指令提取设备连接，用于在接收到识别失败指令时，对 接收到的滤镜处理图像执行导向滤波处理，以获得导向滤波图像，并将所 述导向滤波图像替换所述滤镜处理图像发送给所述信号分析设备；

所述信号分析设备在接收到所述导向滤波图像时，对所述滤镜处理图 像执行基于对应稻田分割阈值的稻田分割处理，以获得对应的再次分割图 案，并将所述再次分割图案作为代表性图案输出；

使用株数测量设备，分别与所述泵体驱动设备和所述信号分析设备连 接，用于基于水稻标准外形从所述代表性图案中搜索出多个水稻目标，并 将所述多个水稻目标的总数作为即时水稻株数发送给泵体驱动设备；

其中，所述导向滤波设备还用于在接收到识别成功指令时，不对接收 到的滤镜处理图像执行导向滤波处理；

其中，所述信号分析设备在接收到识别成功指令时，直接将所述初次 分割图案作为代表性图案输出。

接着，继续对本发明的可控型农田定时灌溉方法的具体步骤进行进一 步的说明。

所述可控型农田定时灌溉方法还可以包括：

使用电力线通信设备，还与所述指令提取设备连接，用于接收所述识 别成功指令或所述识别失败指令，并通过电力线通信链路发送所述识别成 功指令或所述识别失败指令；

其中，所述导向滤波设备、所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设 备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

所述可控型农田定时灌溉方法还可以包括：

使用闪光灯控制器，位于定时抓拍设备的一侧，用于基于实时环境亮 度控制闪光灯的开闭；

其中，基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小 于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯。

所述可控型农田定时灌溉方法中：

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境 亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯；

其中，闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实 时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调 整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

所述可控型农田定时灌溉方法还可以包括：

使用GPS定位设备，设置在抽水泵的一侧，用于提供抽水泵当前 的GPS位置。

最后应注意到的是，在本发明各个实施例中的各功能设备可以集成在 一个处理设备中，也可以是各个设备单独物理存在，也可以两个或两个以 上设备集成在一个设备中。

所述功能如果以软件功能设备的形式实现并作为独立的产品销售或 使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本 发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方 案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个 存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM， Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种可控型农田定时灌溉系统，其特征在于，所述系统包括：

抽水泵，设置在稻田的侧面，通过管道与附近的蓄水池连接，用于在泵体驱动设备的驱动下从蓄水池内抽水并释放到稻田内；

泵体驱动设备，与抽水泵连接，用于基于接收到的即时水稻株数向所述抽水泵发出相应的抽水驱动指令以驱动抽水泵抽取相应水量；

在所述泵体驱动设备中，所述即时水稻株数越少，驱动抽水泵抽取的相应水量越少；

定时抓拍设备，用于每隔预设时间间隔对稻田执行一次图像抓拍动作，以获得相应的定式抓拍图像；

USM滤镜处理设备，与所述定时抓拍设备连接，用于接收所述定式抓拍图像，对所述定式抓拍图像执行基于USM滤镜处理，以获得并输出滤镜处理图像；

信号分析设备，与所述USM滤镜处理设备连接，用于对所述滤镜处理图像执行基于对应稻田分割阈值的稻田目标分割处理，以获得并输出对应的初次分割图案；

指令提取设备，与所述信号分析设备连接，用于对接收到的初次分割图案执行面积分析，以在所述初次分割图案占据的像素点的数量超限时，发出识别成功指令，否则，发出识别失败指令；

导向滤波设备，设置在所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设备之间，还与所述指令提取设备连接，用于在接收到识别失败指令时，对接收到的滤镜处理图像执行导向滤波处理，以获得导向滤波图像，并将所述导向滤波图像替换所述滤镜处理图像发送给所述信号分析设备；

所述信号分析设备在接收到所述导向滤波图像时，对所述滤镜处理图像执行基于对应稻田分割阈值的稻田分割处理，以获得对应的再次分割图案，并将所述再次分割图案作为代表性图案输出；

株数测量设备，分别与所述泵体驱动设备和所述信号分析设备连接，用于基于水稻标准外形从所述代表性图案中搜索出多个水稻目标，并将所述多个水稻目标的总数作为即时水稻株数发送给泵体驱动设备；

其中，所述导向滤波设备还用于在接收到识别成功指令时，不对接收到的滤镜处理图像执行导向滤波处理；

其中，所述信号分析设备在接收到识别成功指令时，直接将所述初次分割图案作为代表性图案输出。

2.如权利要求1所述的可控型农田定时灌溉系统，其特征在于，所述系统还包括：

电力线通信设备，还与所述指令提取设备连接，用于接收所述识别成功指令或所述识别失败指令，并通过电力线通信链路发送所述识别成功指令或所述识别失败指令；

其中，所述导向滤波设备、所述USM滤镜处理设备和所述信号分析设备分别采用不同型号的CPLD芯片来实现。

3.如权利要求2所述的可控型农田定时灌溉系统，其特征在于，所述系统还包括：

闪光灯控制器，位于定时抓拍设备的一侧，用于基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭；

其中，基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯。

4.如权利要求3所述的可控型农田定时灌溉系统，其特征在于：

闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度大于预设亮度阈值时，关闭闪光灯；

其中，闪光灯控制器基于实时环境亮度控制闪光灯的开闭包括：当实时环境亮度小于等于预设亮度阈值时，打开闪光灯并根据实时环境亮度调整闪光灯的闪光亮度，实时环境亮度越低，闪光灯的闪光亮度越高。

5.如权利要求4所述的可控型农田定时灌溉系统，其特征在于，所述系统还包括：

GPS定位设备，设置在抽水泵的一侧，用于提供抽水泵当前的GPS位置。