CN110741908B - 基于数字地球平台的灌区数据采集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于数字地球平台的灌区数据采集方法，S1将灌区分割成n个灌溉区域；同时设置有m个气象监测站；S2每个灌溉区域配置有土壤监测系统，定时上传土壤数据给大数据服务器；所述土壤数据包括位置数据、墒情仪编号、土壤深度、含水量；S3气象监测站的气象数据定时上传给大数据服务器；S4大数据服务器根据不同土壤深度含水量的变化，根据情况开启灌溉模式，开启灌溉喷头；S5将数据通过数字地球平台进行展示，采集多种天气环境数据，通过数字地球进行可视化演示，同时计算灌溉需水量，实现农作物的表层和里层土壤同时灌溉。

Description

基于数字地球平台的灌区数据采集方法
技术领域
本发明涉及一种基于数字地球平台的管理方法，尤其涉及一种灌区管理方法。
背景技术
智慧农业的概念，已经渐渐地为人们认知，而智慧农业的发展，也逐渐成为各国农业的重要发展方向。但是该概念对于现有技术，还是相对超前，现有的许多农业管理，仍然使用传统人工的方式，在灌溉管理方面，存在效率慢，控制精准度不足，数据滞后等问题，无法为智慧农业提供数据支撑，同时，传统的管理统计，都是通过数据、文字或简单的二维图片展示，不够直观。
发明内容
本发明提供一种基于数字地球平台的灌区数据采集方法，采集多种天气环境数据，通过数字地球进行可视化演示，同时计算灌溉需水量，实现农作物的表层和里层土壤同时灌溉。
本发明通过以下方式实现：
S1将灌区分割成n个灌溉区域；同时设置有m个气象监测站；
S2每个灌溉区域配置有土壤监测系统，定时上传土壤数据给大数据服务器；所述土壤数据包括位置数据、墒情仪编号、土壤深度、含水量；
S3气象监测站的气象数据定时上传给大数据服务器；
S4大数据服务器根据不同土壤深度含水量的变化，判断作物根系深度;通过墒情仪获得从根系深度到地表的土壤含水量，得到当前土壤含水量Vreal；通过历史最高和最低含水量取得的土壤含水量平均值Vmean；设定约束条件，当VMin≤VReal≤VMean时，则土壤缺水，开启灌溉模式，开启灌溉喷头；
S5将数据通过数字地球平台进行展示。
进一步的，所述S4中，将当前土壤含水量Vreal与历史最高含水量Vmax做差值，得到蓄水潜力值；将当前Vmean与历史最低含水量Vmin做差值，得到蓄水有效值；同时根据最高和最低蓄水潜力值求得蓄水潜力平均值Vq；同时根据最高蓄水有效值和最低蓄水有效值求得蓄水有效平均值Vx；当相邻三个灌区Vreal<Vx时，则开启灌溉模式且灌溉水量超过Vx。
进一步的，所述灌溉喷头包括一灌溉管、一调节机构和一渗流管；所述灌溉管和渗流管内部设有流量传感器；所述第二控制模块包括第二处理器、第二数据储存单元、第二通信单元和控制电机；所述控制电机与调节机构电连接；所述处理器与数据储存单元、流量传感器数据连接；所述处理器通过第二通信单元与服务器通信连接。
进一步的，所述调节机构包括壳体；所述壳体上下贯通形成通管；所述灌溉管与通管侧壁连通；所述渗流管与通管下端连通；所述通管设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块和调节开关；调节块可在通管内上下移动且所述调节块下端与渗流管管口配合；所述调节开关包括一可转动横杆和固定在横杆上的调节轮；所述横杆远离调节件的一端穿过壳体侧壁；所述调节件侧壁至少设有一个第一弧面；所述调节块中部设有一调节孔；所述调节件设置在调节孔内且调节孔下端设有一第二弧面；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮与控制电机配合。
进一步的，所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节件下端和上端均呈锥形。
进一步的，所述调节孔上端设有第三弧面；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
进一步的，所述调节块两侧设有第四弧面且第四弧面半径与通管半径相同。
本发明的有益效果是：提供一种基于数字地球平台的灌区数据采集方法，可以通过大数据计算，多元的灌区数据采集，计算出灌溉所需的水量，使土壤长期保持水份，同时由于计算的方法是一种动态的方法，可以随着数据的积累和作物的不同自主做出调整，从而不断自我优化。
附图说明
图1为喷灌喷头爆炸示意图；
图2灌溉喷头侧面视图；
图3为图2A-A剖面图。
具体实施方式
本发明提供一种基于数字地球平台的灌区数据采集方法：
S1将灌区分割成n个灌溉区域；同时设置有m个气象监测站；
S2每个灌溉区域配置有土壤监测系统，定时上传土壤数据给大数据服务器；所述土壤数据包括位置数据、墒情仪编号、土壤深度、含水量；
S3气象监测站的气象数据定时上传给大数据服务器；
S4大数据服务器根据不同土壤深度含水量的变化，判断作物根系深度;通过墒情仪获得从根系深度到地表的土壤含水量，得到当前土壤含水量Vreal；通过历史最高和最低含水量取得的土壤含水量平均值Vmean；设定约束条件，当VMin≤VReal≤VMean时，则土壤缺水，开启灌溉模式，开启灌溉喷头；
S5将数据通过数字地球平台进行展示。
所述S4中，将当前土壤含水量Vreal与历史最高含水量Vmax做差值，得到蓄水潜力值；将当前Vmean与历史最低含水量Vmin做差值，得到蓄水有效值；同时根据最高和最低蓄水潜力值求得蓄水潜力平均值Vq；同时根据最高蓄水有效值和最低蓄水有效值求得蓄水有效平均值Vx；当相邻三个灌区Vreal<Vx时，则开启灌溉模式且灌溉水量超过Vx。
由于根系深度所达之处，水份会出现快速流失的情况，因此可以通过测得的各深度的水份流失曲线，确定根系深度。
本方法中，灌区n不少于5个，气象站m不少于1个。
所述灌溉喷头包括一灌溉管1、一调节机构和一渗流管3；所述灌溉管1和渗流管3内部设有流量传感器4；所述第二控制模块包括第二处理器、第二数据储存单元、第二通信单元和控制电机4；所述控制电机4与调节机构齿轮27连接；所述第二处理器与第二数据储存单元、流量传感器数据连接；所述第二处理器通过第二通信单元与服务器1通信连接。
所述调节机构包括壳体21；所述壳体21上下贯通形成通管22；所述灌溉管1与通管22侧壁连通；所述渗流管3与通管22下端连通；所述通管22设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块23和调节开关；调节块23可在通管内上下移动且所述调节块23下端与渗流管3管口配合；所述调节开关包括一可转动横杆25和固定在横杆上的调节件26；所述横杆26远离调节件的一端穿过壳体侧壁且该端设有一调节轮27；所述调节件26侧壁至少设有一个第一弧面28；所述调节块23中部设有一调节孔29；所述调节件26设置在调节孔29内且调节孔29下端设有一第二弧面291；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮27与控制电机4配合。
所述调节块23内部填充有泡沫塑料材料；所述调节块23下端和上端均呈锥形231。
进一步的，所述调节孔29上端设有第三弧面292；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
所述调节块23两侧设有第四弧面232且第四弧面半径与通管半径相同。
所述调节件下端呈锥形231；所述渗流管管口设有进水孔；所述进水孔半径小于锥形底面的最大半径。
所述调节件上端端呈锥形231；所述通管管口设有进水孔；所述进水孔半径小于锥形底面的最大半径。
使用时，渗流管3埋在土壤内部，而灌溉管1露出土壤，用于对土壤外部农植物进行喷灌；渗流管和灌溉管长度可以根据实际需要设置。
通管22用于接入外部水源，当外部水源注入时，水会通过灌溉管1进行喷洒；此时如果不需要进行土壤内部的湿润，则转动横杆21，将第一弧面28调节到与第二弧面291相接触的位置，当第一弧面28转到最下端的位置时，调节块23下端抵紧渗流管管口，使水流无法进入渗流管。
当第一弧面转到最高位置时，调节件上端的锥形会抵触住通管进水口，从而使水源无法注入，从而关闭喷灌。
当第一弧面处于中间位置时，则农作物表面和土壤内部同时有水份注入。
在渗流管和灌溉管设有流量计，可以探测到浇灌的水量的多少，当达到设定值时，则停止送水。
当需要向土壤注入水份时，转动横杆，使第一弧面渐渐远离第二弧面，则水流会越来越多渗入土壤。
只有第二弧面半径R2>第一弧面半径R1的时候，第一弧面在向下转动时，才能挤压第二弧面，使调节块向下移动。
在本实施例中，调节块内部填充有塑料泡沫材料，在正常情况下可以浮于水面。
调节块23下端为锥形231，当第一弧面28转动到最下方时，锥形2313刚好塞紧渗水管3管口，从而起到关闭水流的作用。
为了提高封闭效果，在渗水管管口可以设置防水胶圈，采用防水胶圈防水为本领域常用方式，故附图未有标出。
所述渗流管下端设有若干渗流孔。所述灌溉管外端设有若干喷灌孔。设置渗流孔和喷灌孔，从而加大喷洒和渗流的面积。
所述横杆25远离调节件的一端设有调节轮27。
调节轮与控制电机通过齿轮啮合，第二处理器通过控制电机的转动角度，控制调节轮的转动角度，从而控制喷洒、土壤渗水的开关。
所述调节块23两侧设有第四弧面232且第四弧面半径与通管半径相同。
使调节块不会因为浮力而发生偏移，可以保持在通管内上下垂直偏移。
在实际使用时，为了防止漏水，在渗流管、灌溉管与调节机构的连接处，可以采用胶圈等防水结构，采用防水胶圈防水为本领域常用方式，故附图未有标出。

Claims (4)

1.一种基于数字地球平台的灌区数据采集方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将灌区分割成n个灌溉区域；同时设置有m个气象监测站；
S2每个灌溉区域配置有土壤监测系统，定时上传土壤数据给大数据服务器；所述土壤数据包括位置数据、墒情仪编号、土壤深度、含水量；
S3气象监测站的气象数据定时上传给大数据服务器；
S4大数据服务器根据不同土壤深度含水量的变化，判断作物根系深度;通过墒情仪获得从根系深度到地表的土壤含水量，得到当前土壤含水量Vreal；通过历史最高和最低含水量取得的土壤含水量平均值Vmean；设定约束条件，当VMin≤VReal≤VMean时，则土壤缺水，开启灌溉模式，开启灌溉喷头；
S5将数据通过数字地球平台进行展示；所述S4中，将当前土壤含水量Vreal与历史最高含水量Vmax做差值，得到蓄水潜力值；将当前Vmean与历史最低含水量Vmin做差值，得到蓄水有效值；同时根据最高和最低蓄水潜力值求得蓄水潜力平均值Vq；同时根据最高蓄水有效值和最低蓄水有效值求得蓄水有效平均值Vx；当相邻三个灌区Vreal<Vx时，则开启灌溉模式且灌溉水量超过Vx；所述灌溉喷头包括一灌溉管、一调节机构、一渗流管和第二控制模块；所述灌溉管和渗流管内部设有流量传感器；所述第二控制模块包括第二处理器、第二数据储存单元、第二通信单元和控制电机；所述控制电机与调节机构电连接；所述第二处理器与第二数据储存单元、流量传感器数据连接；所述第二处理器通过第二通信单元与服务器通信连接；所述调节机构包括壳体；所述壳体上下贯通形成通管；所述灌溉管与通管侧壁连通；所述渗流管与通管下端连通；所述通管设有一控制机构；所述控制机构包括一调节块和调节开关；调节块可在通管内上下移动且所述调节块下端与渗流管管口配合；所述调节开关包括一可转动横杆和固定在横杆上的调节轮；所述横杆远离调节件的一端穿过壳体侧壁；所述调节件侧壁至少设有一个第一弧面；所述调节块中部设有一调节孔；所述调节件设置在调节孔内且调节孔下端设有一第二弧面；所述第二弧面半径R2>第一弧面半径R1；所述调节轮与控制电机配合。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述调节块内部填充有泡沫塑料材料；所述调节件下端和上端均呈锥形。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述调节孔上端设有第三弧面；所述第三弧面半径R3>第一弧面半径R1。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述调节块两侧设有第四弧面且第四弧面半径与通管半径相同。
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