CN111273591A - 一种基于物联网的智能化农业浇灌系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块。本发明提供的基于物联网的智能化农业浇灌系统，通过大棚内各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤湿度和土壤温度进行采集和处理，分析大棚内土壤的浇灌比例系数，并根据土壤的浇灌比例系数提取各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，进而获取大棚所占面积对应的浇灌量，提高了对土壤浇灌量的准确性，能够合理的根据当前大棚内的环境参数分析出大棚需水量，避免土壤过干或过湿，大大提高了各时间段下土壤浇灌量的精准控制。

Description

一种基于物联网的智能化农业浇灌系统
技术领域
本发明属于农业浇灌技术领域，涉及到一种基于物联网的智能化农业浇灌系统。
背景技术
农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌。传统地面灌溉包括畦灌、沟灌、淹灌和漫灌，但这类灌溉方式往往耗水量大、水的利用力较低，属于一种不合理的农业灌溉方式，普通喷灌技术是中国农业生产中较普遍的灌溉方式，但普通喷灌技术的水的利用效率也不高，而现代农业微灌溉技术包括微喷灌、滴灌、渗灌等。这些灌溉技术一般节水性能好、水的利用率较传统灌溉模式高。
目前采用上述的灌溉方式，无法对大棚内农作物按照实际生长环境所需的水量进行浇灌，导致浇灌的水过多或过少，无法对浇灌量进行准确地控制，存在浇灌量的准确性差，无法为大棚内的农作物在各生长过程中提供最佳的浇灌量，影响农作物的生长，同时，无法根据大棚内农作物的生长环境参数来判断大棚内的二氧化碳、温度、湿度等参数是否符合农作物的生长，一旦大棚内二氧化碳浓度过高影响光合作用、温度过高增加水蒸气的散发，使得农作物干枯，湿度过高增加农作物的病害，因此，大棚及时的通风散热对农作物的生长有着重要的作用，但是，目前种植人员值凭借经验对大棚进行通风散热，无法根据大棚内的实际环境状况综合分析大棚是否需要通风散热，存在通风散热的及时性差，无法及时对大棚进行不同级别的通风散热，导致农作物的产量降低，为了解决以上问题，现设计一种基于物联网的智能化农业浇灌系统。
发明内容
本发明的目的在于提供的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，解决了背景技术中存在的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；
环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；
所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；
所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；
所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；
所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Qw(qw1,qw2,...,qwt,...,qw6)，qwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；
所述管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围；
所述浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQw(Δqw1,Δqw2,...,Δqwt,...,Δqw6)，Δqwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′p5(q′p51,q′p52,...,q′p5t,...,q′p56)，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器；
所述管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块；
同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，所述管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端；
所述浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态；
所述显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示。
进一步地，所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元和二氧化碳浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的温度，湿度检测单元为湿度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的湿度，二氧化碳浓度检测单元为二氧化碳浓度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气中的二氧化碳浓度。
进一步地，所述大棚内土壤的浇灌比例系数的计算公式为
Figure BDA0002415473110000041
表示为大棚内土壤的浇灌比例系数，e表示为自然数，等于2.718，qp5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值，qp5(t-1)表示为第t-1个采集时间段内土壤湿度数值，qp5t标准表示为第t个采集时间段内土壤湿度对应的标准数值，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值。
进一步地，大棚通风符合度系数的计算公式为
Figure BDA0002415473110000042
表示为第t个采集时间段对应的大棚通风符合度系数，kq1t,kq2t,kq3t,kq4t,kq5t分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度对应的比例系数，Δqp1t,Δqp2t,Δqp3t,Δqp4t,Δqp5t分别表示为在第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度与对应的当前季节中第t个采集时间段内所对应的环境参数的标准数值间的差值，qp1t标准,qp2t标准,qp3t标准,qp4t标准,qp5t标准分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度所对应的标准数值，qp2t表示为第t个采集时间段内空气湿度数值，qp3t表示为第t个采集时间段内二氧化碳浓度数值，qp3(t-1)表示为第t-1个采集时间段内二氧化碳浓度数值。
进一步地，还包括通风执行终端，所述管理服务器与通风执行终端连接，所述通风执行终端用于接收管理服务器发送的控制指令，对大棚上的塑料薄膜进行不同程度的开合控制。
进一步地，所述通风执行终端包括大棚框架和两个侧部通风执行单元；
所述大棚框架包括第一传动机构、若干支撑柱、连接杆和拱形撑杆，连接杆上固定有若干拱形撑杆和支撑杆，位于连接杆两端的拱形撑杆上端面固定有第一限位块和两挡板，挡板固定在拱形撑杆两端，第一导向柱分别两第一限位块连接，第一限位块上开有第一限位孔，第二导向柱分别与连接杆两端的拱形撑杆上的挡板连接，位于连接杆一端的拱形撑杆上固定有支撑板，第一传动机构安装在第一限位孔内，且第一传动机构一端与第一传动电机连接；
所述侧部通风执行单元包括侧部通风顶板、侧部通风底板、第二传动机构、动力机构、侧部塑料薄膜，侧部通风顶板上开有安装孔，侧部通风顶板上固定第二限位块和若干第三导向柱，第二限位块上固定有电机支撑板，第二限位块上开有第二限位孔，侧部通风底板上设有第三限位块，第三限位块上开有第二螺纹孔，且侧部通风底板上开有三个与第三导向柱滑动配合的第二导向孔，第二传动机构包括第二传动丝杠，第二传动丝杠一端与第三限位块上开有第二螺纹孔相配合，第二传动丝杠贯穿第二限位孔与第一斜齿轮固定，动力机构包括与第一斜齿轮相啮合的第二斜齿轮，第二斜齿轮与第二传动电机连接，第二传动电机安装在电机支撑板上；
所述侧部塑料薄膜上固定有与第三导向柱滑动配合的第二薄膜套筒，侧部塑料薄膜一端侧部通风顶板连接，另一端与侧部通风底板连接。
进一步地，所述通风执行终端还包括顶部通风执行单元，所述顶部通风执行单元包括顶部塑料薄膜和顶部进给机构，顶部塑料薄膜一端与拱形撑杆连接，另一端与顶部进给机构连接，顶部进给机构包括顶部进给板，顶部进给板两端开有第一导向孔，顶部进给板上设置有第一延伸块以及第一导向孔，第一导向孔分别与第二导向柱和第一导向柱滑动配合，第一延伸块上开有与第一传动机构相配合的第一螺纹孔。
进一步地，所述顶部塑料薄膜两端以及中部设置有连接带，连接带上固定有第一薄膜套筒，第一薄膜套筒均可与第二导向柱和第一导向柱滑动配合。
本发明的有益效果：
本发明提供的基于物联网的智能化农业浇灌系统，通过大棚内各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤湿度和土壤温度进行采集和处理，分析大棚内土壤的浇灌比例系数，并根据土壤的浇灌比例系数提取各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，进而获取大棚所占面积对应的浇灌量，提高了对土壤浇灌量的准确性，能够合理的根据当前大棚内的环境参数分析出大棚需水量，避免土壤过干或过湿，大大提高了各时间段下土壤浇灌量的精准控制，减少水源的浪费。
通过环境数据预处理模块和通风执行终端，并结合管理服务器，根据大棚内各环境参数对应的各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，并将各采集时间段下的大棚通风符合度系数与各级通风对应的大棚通风符合度系数进行对比，以确定大棚的通风级别，进而管理服务器根据通风级别对通风执行终端进行对应通风级别的控制，实现定量化的通风控制，通过定量化的通风控制可保证大棚内的环境参数最大化地符合大棚内作物的生长，可大大降低棚内的温度、湿度以及调控大棚内的二氧化碳浓度，促进农作物的生长，防止大棚内出现高温高湿、低温高湿或光合作用所需的二氧化碳浓度不足以及夜晚农作物产生的二氧化碳浓度过高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明中一种基于物联网的智能化农业浇灌系统的示意图；
图2为本发明中通风执行终端的示意图；
图3为本发明中通风执行终端的爆炸图；
图4为本发明中顶部通风执行单元的示意图；
图5为本发明中侧部通风执行单元的示意图；
图6为本发明中侧部塑料薄膜的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块、通风执行终端；
环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端、浇灌控制模块和通风执行终端连接。
环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块。
环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元和二氧化碳浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的温度，湿度检测单元为湿度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的湿度，二氧化碳浓度检测单元为二氧化碳浓度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气中的二氧化碳浓度。
土壤湿度检测模块为湿度传感器，插在土壤中，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；
土壤温度检测模块为温度传感器，插在土壤中，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块。
环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Qw(qw1,qw2,...,qwt,...,qw6)，qwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，其中，各采集时间段对应的采集时间分别为24：00-4：00，4：00-8：00，8：00-12：00，12：00-16：00，16：00-20：00，20：00-24：00，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；
管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围，其中，各采集时间段内环境参数对应的比例系数分别为kq1t,kq2t,kq3t,kq4t,kq5t，kq1t,kq2t,kq3t,kq4t,kq5t分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度对应的比例系数，且某一采集时间段内kq1t+kq2t+kq3t+kq4t+kq5t＝1，各级别的大棚通风符合度系数范围中的级别包括一级通风、二级通风、三级通风，一级通风、二级通风、三级通风对应的大棚通风符合度系数范围分别为ζ1-ζ2,ζ2-ζ3,ζ3-ζ4，且ζ4＞ζ3＞ζ2＞ζ1，另外，一级通风对应大棚两侧中的一侧进行通风，二级通风对应大棚两侧均进行通风，三级通风对应大棚上端和两侧均进行通风。
浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQw(Δqw1,Δqw2,...,Δqwt,...,Δqw6)，Δqwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′p5(q′p51,q′p52,...,q′p5t,...,q′p56)，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数
Figure BDA0002415473110000081
表示为大棚内土壤的浇灌比例系数，e表示为自然数，等于2.718，qp5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值，qp5(t-1)表示为第t-1个采集时间段内土壤湿度数值，qp5t标准表示为第t个采集时间段内土壤湿度对应的标准数值，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，浇灌比例系数越大，表明土壤需要浇水的紧急性越高，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器。
管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块。
同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，其中，大棚通风符合度系数的计算公式为
Figure BDA0002415473110000091
表示为第t个采集时间段对应的大棚通风符合度系数，kq1t,kq2t,kq3t,kq4t,kq5t分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度对应的比例系数，Δqp1t,Δqp2t,Δqp3t,Δqp4t,Δqp5t分别表示为在第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度与对应的当前季节中第t个采集时间段内所对应的环境参数的标准数值间的差值，qp1t标准,qp2t标准,qp3t标准,qp4t标准,qp5t标准分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度所对应的标准数值，qp2t表示为第t个采集时间段内空气湿度数值，qp3t表示为第t个采集时间段内二氧化碳浓度数值，qp3(t-1)表示为第t-1个采集时间段内二氧化碳浓度数值，管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端。
浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态。
显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示，便于大棚管理人员直观地了解大棚在当前环境状态下所需的供水量以及大棚通风符合度系数。
通风执行终端用于接收管理服务器发送的控制指令，对大棚上的塑料薄膜进行不同程度的开合控制。
其中，通风执行终端包括大棚框架1、顶部通风执行单元2和两个侧部通风执行单元3，顶部通风执行单元2安装在大棚框架1的上部，侧部通风执行单元3安装在大棚框架1的侧面，顶部通风执行单元2和两侧部通风执行单元3构成了农作物的生长空间。
大棚框架1包括第一传动机构14、若干支撑柱11、连接杆12和拱形撑杆13，连接杆12上固定有若干拱形撑杆13和支撑杆11，位于连接杆12两端的拱形撑杆13上端面固定有第一限位块131和两挡板132，挡板132固定在拱形撑杆13两端，第一导向柱135分别与位于连接杆12两端的拱形撑杆13上的第一限位块131连接，第一限位块131上开有第一限位孔134，第二导向柱133分别与连接杆12两端的拱形撑杆13上的挡板132连接，第一导向柱135和第二导向柱133的尺寸均相同，位于连接杆12一端的拱形撑杆13上固定有支撑板136，第一传动机构14为第一传动丝杠，第一传动机构14两端均固定有限位柱，限位柱的直径小于第一传动丝杠的外直径尺寸，第一传动机构14通过限位柱滑动安装在第一限位孔134内，第一传动机构14通过限位柱与第一传动电机15连接，通过第一传动电机15工作，带动第一传动机构14在第一限位孔134内转动。
顶部通风执行单元2包括顶部塑料薄膜21以及顶部塑料薄膜21相连接的顶部进给机构22，顶部塑料薄膜21两端以及中部设置有连接带211，连接带211上固定有第一薄膜套筒212，第一薄膜套筒212均可与第二导向柱133和第一导向柱135滑动配合，第一薄膜套筒212的材质与顶部塑料薄膜21的材质相同，顶部塑料薄膜21一端与拱形撑杆13连接，另一端与顶部进给机构22连接，顶部进给机构22包括顶部进给板221，顶部进给板221为弧形结构，且顶部进给板221与拱形撑杆13为同圆心分布，顶部进给板221两端开有第一导向孔222，顶部进给板221中部设置有第一延伸块223以及第一导向孔222，第一导向孔222分别与第二导向柱133和第一导向柱135滑动配合，第一延伸块223上开有与第一传动机构14相配合的第一螺纹孔224，当第一传动电机15工作时，带动第一传动机构14在第一限位孔134内转动，通过第二导向柱133和第一导向柱135的限位作用，顶部进给机构22沿第一传动机构14的轴线方向进行移动，进而带动与顶部进给板221相连接的顶部塑料薄膜21一端沿第一传动机构14的轴线方向移动，实现顶部塑料薄膜的打开或关闭。
侧部通风执行单元3包括侧部通风顶板31、侧部通风底板32、第二传动机构34、动力机构35、侧部塑料薄膜36，侧部通风顶板31上开有安装孔311，用于将侧部通风顶板31与支撑柱11进行连接，侧部通风顶板31下端面固定有三个第三导向柱33，侧部通风顶板31上固定有第二限位块312，第二限位块312上固定有电机支撑板313，第二限位块312上开有第二限位孔，侧部通风底板32上设有第三限位块321，第三限位块321上开有第二螺纹孔，且侧部通风底板32上开有三个与第三导向柱33滑动配合的第二导向孔，第二传动机构34包括第二传动丝杠，第二传动丝杠一端与第三限位块321上开有第二螺纹孔相配合，第二传动丝杠贯穿第二限位孔与第一斜齿轮341固定，动力机构35包括与第一斜齿轮341相啮合的第二斜齿轮351，第二斜齿轮351与第二传动电机连接，第二传动电机安装在电机支撑板313上。
侧部塑料薄膜36上固定有与第三导向柱33滑动配合的第二薄膜套筒361，侧部塑料薄膜36一端侧部通风顶板31连接，另一端与侧部通风底板32连接，当第二传动电机工作时，带动第二斜齿轮351转动，第二斜齿轮351通过齿牙啮合带动第一斜齿轮341转动，进而带动与第一斜齿轮341固定连接的第二传动丝杠转动，通过三个第三导向柱33的导向和限位作用，第二传动丝杠带动侧部通风底板32沿第二传动丝杠的轴线方向移动，进而带动侧部塑料薄膜36进行上下移动。
管理服务器发送的不同级别的控制指令至通风执行终端，当管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端时，通风执行终端控制其中一侧部通风执行单元3进行工作，以打开一侧的塑料薄膜，当管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端时，通风执行终端控制两侧的侧部通风执行单元3进行工作，以打开两侧的塑料薄膜，当管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端时，通风执行终端控制两侧的通风执行单元3进行工作以及顶部的顶部通风执行单元2同时进行工作，使得塑料大棚处于全打开状况，实现对大棚上的塑料薄膜进行不同程度的开启控制，根据不同级别的控制指令，对大棚进行不同程度的通风。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；
环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；
所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；
所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；
所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；
所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Qw(qw1,qw2,...,qwt,...,qw6)，qwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；
所述管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围；
所述浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQw(Δqw1,Δqw2,...,Δqwt,...,Δqw6)，Δqwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′p5(q′p51,q′p52,...,q′p5t,...,q′p56)，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器；
所述管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块；
同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，所述管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端；
所述浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态；
所述显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元和二氧化碳浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的温度，湿度检测单元为湿度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的湿度，二氧化碳浓度检测单元为二氧化碳浓度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气中的二氧化碳浓度。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述大棚内土壤的浇灌比例系数的计算公式为
Figure FDA0002415473100000031
Figure FDA0002415473100000032
表示为大棚内土壤的浇灌比例系数，e表示为自然数，等于2.718，qp5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值，qp5(t-1)表示为第t-1个采集时间段内土壤湿度数值，qp5t标准表示为第t个采集时间段内土壤湿度对应的标准数值，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：大棚通风符合度系数的计算公式为
Figure FDA0002415473100000033
Figure FDA0002415473100000034
表示为第t个采集时间段对应的大棚通风符合度系数，kq1t,kq2t,kq3t,kq4t,kq5t分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度对应的比例系数，Δqp1t,Δqp2t,Δqp3t,Δqp4t,Δqp5t分别表示为在第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度与对应的当前季节中第t个采集时间段内所对应的环境参数的标准数值间的差值，qp1t标准,qp2t标准,qp3t标准,qp4t标准,qp5t标准分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度所对应的标准数值，
Figure FDA0002415473100000035
表示为第t个采集时间段内空气湿度数值，
Figure FDA0002415473100000036
表示为第t个采集时间段内二氧化碳浓度数值，
Figure FDA0002415473100000037
表示为第t-1个采集时间段内二氧化碳浓度数值。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：还包括通风执行终端，所述管理服务器与通风执行终端连接，所述通风执行终端用于接收管理服务器发送的控制指令，对大棚上的塑料薄膜进行不同程度的开合控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述通风执行终端包括大棚框架(1)和两个侧部通风执行单元(3)；
所述大棚框架(1)包括第一传动机构(14)、若干支撑柱(11)、连接杆(12)和拱形撑杆(13)，连接杆(12)上固定有若干拱形撑杆(13)和支撑杆(11)，位于连接杆(12)两端的拱形撑杆(13)上端面固定有第一限位块(131)和两挡板(132)，挡板(132)固定在拱形撑杆(13)两端，第一导向柱(135)分别两第一限位块(131)连接，第一限位块(131)上开有第一限位孔(134)，第二导向柱(133)分别与连接杆(12)两端的拱形撑杆(13)上的挡板(132)连接，位于连接杆(12)一端的拱形撑杆(13)上固定有支撑板(136)，第一传动机构(14)安装在第一限位孔(134)内，且第一传动机构(14)一端与第一传动电机(15)连接；
所述侧部通风执行单元(3)包括侧部通风顶板(31)、侧部通风底板(32)、第二传动机构(34)、动力机构(35)、侧部塑料薄膜(36)，侧部通风顶板(31)上开有安装孔(311)，侧部通风顶板(31)上固定第二限位块(312)和若干第三导向柱(33)，第二限位块(312)上固定有电机支撑板(313)，第二限位块(312)上开有第二限位孔，侧部通风底板(32)上设有第三限位块(321)，第三限位块(321)上开有第二螺纹孔，且侧部通风底板(32)上开有三个与第三导向柱(33)滑动配合的第二导向孔，第二传动机构(34)包括第二传动丝杠，第二传动丝杠一端与第三限位块(321)上开有第二螺纹孔相配合，第二传动丝杠贯穿第二限位孔与第一斜齿轮(341)固定，动力机构(35)包括与第一斜齿轮(341)相啮合的第二斜齿轮(351)，第二斜齿轮(351)与第二传动电机连接，第二传动电机安装在电机支撑板(313)上；
所述侧部塑料薄膜(36)上固定有与第三导向柱(33)滑动配合的第二薄膜套筒(361)，侧部塑料薄膜(36)一端侧部通风顶板(31)连接，另一端与侧部通风底板(32)连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述通风执行终端还包括顶部通风执行单元(2)，所述顶部通风执行单元(2)包括顶部塑料薄膜(21)和顶部进给机构(22)，顶部塑料薄膜(21)一端与拱形撑杆(13)连接，另一端与顶部进给机构(22)连接，顶部进给机构(22)包括顶部进给板(221)，顶部进给板(221)两端开有第一导向孔(222)，顶部进给板(221)上设置有第一延伸块(223)以及第一导向孔(222)，第一导向孔(222)分别与第二导向柱(133)和第一导向柱(135)滑动配合，第一延伸块(223)上开有与第一传动机构(14)相配合的第一螺纹孔(224)。
8.根据权利要求7所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述顶部塑料薄膜(21)两端以及中部设置有连接带(211)，连接带(211)上固定有第一薄膜套筒(212)，第一薄膜套筒(212)均可与第二导向柱(133)和第一导向柱(135)滑动配合。
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