CN111296247A - 一种基于物联网的农业灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的农业灌溉系统，包括后台服务端、监测控制器、营养液混合装置、电磁阀、土壤水分传感器、降雨传感器、图像监测器，图像监测器用于定期拍摄作物长势图片，并将图片通过监测控制器传输至后台服务端存储，降雨传感器用于监测作物区域间的降雨情况，土壤水分传感器用于实时监测土壤墒情，电磁阀用于远程开启控制流体的输出，营养液混合装置包括清水管、母液管、酸液管、混合箱，清水管、母液管、酸液管上包括有传输泵与主阀；本发明的有益效果是：只有未发生降雨，土壤水分值小于标准值时，监测控制器才会打开电磁阀，避免降雨与灌溉同时进行造成水资源的浪费，能够根据混合液的混合情况调节酸液与母液的输出量。

Description

一种基于物联网的农业灌溉系统

技术领域

本发明涉及农业灌溉系统，具体为一种基于物联网的农业灌溉系统，属于农业灌溉技术领域。

背景技术

随着水资源供需矛盾的日益加剧，各国都十分重视发展节水型农业，发达国家除普遍采用喷灌、微灌等先进的节水灌溉技术外，还应用先进的自动化控制技术实施精确灌溉，以作物实际需水为依据，以信息技术为手段，提高灌溉精准度，实施合理的灌溉制度，提高水的利用率，智能自动化控制灌溉能够提高灌溉管理水平，改变人为操作的随意性，同时智能控制灌溉能够减少灌溉用工，降低管理成本，显著提高效益，因此，推广实施自动化控制灌溉，改变目前普遍存在的粗放灌水方式，提高灌溉水利用率，是有效解决灌溉节水问题的必要措施之一，农业灌溉系统具有自动灌溉、定时灌溉、周期灌溉、手动灌溉等多种模式，用户可根据需要灵活选用灌溉模式，可实现中控室控制，手机短信、现场遥控及现场手动等多种方式控制，系统可通过控制器或后台监控系统完成灌溉起始时间、停止时间、喷灌时间等参数设置。

现有的农业灌溉系统，在农作物区域内刚开始下雨且下雨量不大，土壤水分含量仍然小于标准量时，此时系统会即刻实施灌溉操作，在下雨的同时灌溉系统执行灌溉操作，造成了不必要的水资源浪费，用于灌溉的混合液不能够根据实际混合情况进行EC值、PH值的调节，容易出现灌溉营养问题、土壤问题，灌溉营养问题包括营养过剩、营养缺失，土壤问题包括土壤酸化、土壤碱化，需要进一步的完善与加强功能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决现有的农业灌溉系统，在农作物区域内刚开始下雨且下雨量不大，土壤水分含量仍然小于标准量时，此时系统会即刻实施灌溉操作，在下雨的同时灌溉系统执行灌溉操作，造成了不必要的水资源浪费，用于灌溉的混合液不能够根据实际混合情况进行EC值、PH值的调节，容易出现灌溉营养问题、土壤问题，灌溉营养问题包括营养过剩、营养缺失，土壤问题包括土壤酸化、土壤碱化的问题，而提出一种基于物联网的农业灌溉系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的农业灌溉系统，包括后台服务端、监测控制器、营养液混合装置、电磁阀、土壤水分传感器、降雨传感器、图像监测器；

所述图像监测器用于定期拍摄作物长势图片，并将图片通过监测控制器传输至后台服务端存储，所述降雨传感器用于监测作物区域间的降雨情况，所述土壤水分传感器用于实时监测土壤墒情，所述电磁阀用于远程开启控制流体的输出，所述营养液混合装置包括清水管、母液管、酸液管、混合箱，所述清水管、母液管、酸液管上包括有传输泵与主阀，所述混合箱内包括传感器，所述清水管用于清水的传输，所述母液管用于肥料原液的传输，所述酸液管用于土壤活性酸液的传输，所述主阀与电磁阀相同用于远程开启控制对应的管内的流体输出，所述传输泵用于增加液体在管内的传输速度，所述混合箱用于清水、母液、酸液的混合处理，所述传感器用于监测混合液中的EC值与PH值，所述监测控制器用于根据土壤水分传感器、降雨传感器所反馈的参数进行灌溉分析处理，具体的灌溉分析处理步骤表现为：

步骤一：实时获取土壤水分值与降雨值，土壤水分预设标准值表示为T，土壤实时监测水分值表示为T1，降雨预设初始值表示为Y，Y＝0，降雨实时监测值表示为Y1，根据土壤水分情况与降水情况进行判定处理；

步骤二：当T1≥T，Y1＝Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤三：当T1≥T，Y1＞Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分充足且正在降雨；

步骤四：当T1＜T，Y1＝Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

步骤五：当T1＜T，Y1＞Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水正在降雨，处于降雨时，电磁阀不进行灌溉作业，实时获取土壤水分值，依据降雨停止后的土壤水分值进行判定处理；

步骤六：降雨停止后，当T1≥T时，土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤七：当T1＜T时，土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

所述营养液混合装置用于农作物灌溉液的混合与调节，具体的混合调节步骤如下：

S01：清水、母液、酸液在混合箱内混合，混合时获取混合液中的EC值与PH值，EC标准值表示为EE，PH标志值表示为PP，实际监测值与EC标准值、PH标准值可容许误差在H内，根据实时获取的EC值、PH值进行判定处理；

S02：当实时EC值与EC标准值相减属于H范围内，实时PH值与PH标准值相减属于H范围内时，判定为正常状态；

S03：当实时EC值与EC标准值相减不属于H范围内，判定为EC异常状态，根据EC值的相减方式进行判定；

S04：当实时EC值大于EC标准值，实时EC值减去EC标准值大于H最大值时，则判定为养分不充分，此时增加母液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中母液的含量；

S05：当EC标准值大于实时EC值，EC标准值减去实时EC值大于H最大值时，判定为养分过于充分，此时减少母液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中母液的含量；

S06：当实时PH值与PH标准值相减不属于H范围内，判定为PH异常状态，根据PH值的相减方式进行判定；

S07：当实时PH值大于PH标准值，实时PH值减去PH标准值大于H最大值时，则判定为碱性土壤，此时增加酸液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中酸液的含量；

S08：当PH标准值大于实时PH值，PH标准值减去实时PH值大于H最大值时，判定为酸性土壤，此时减少酸液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中酸液的含量。

进一步在于：所述监测控制器还用于图像拍摄的处理，具体处理步骤表现为：

D01：根据预设置的番茄工作时间控制拍摄频率，每二十五分钟一次；

D02:将拍摄的图像进行传输，传输时根据拍摄时间对图像赋予时间戳，将图像文件按照时间轴顺序排列，同一年拍摄的图像作为一年内的关联文件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、只有未发生降雨，土壤水分值小于标准值时，监测控制器才会打开电磁阀进行灌溉作业，在降雨的一开始和降雨量很小的情况下，土壤的低含水量会触发系统执行灌溉操作，为了避免降雨与灌溉同时进行造成水资源的浪费，通过降雨传感器实时监测降雨情况，当出现降雨情况时，即使土壤含水量仍小于标准值，系统也不执行灌溉作业，降雨结束后，实时获取土壤水分含量，降雨结束后的土壤水分含量仍低于标准值时，此时开启电磁阀进行灌溉作业，能够将土壤水分传感器与降雨传感器充分结合使用，根据具体情况调节电磁阀的开启与关闭。

2、清水、母液、酸液在混合箱内混合，混合时通过传感器获取混合液中的EC值与PH值，实际监测值与EC标准值、PH标准值可容许误差在H内，根据实时获取的EC值、PH值进行判定处理，能够根据混合液的混合情况调节酸液与母液的输出量。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明系统框架图。

具体实施方式

下面将结合实施例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，一种基于物联网的农业灌溉系统，包括后台服务端、监测控制器、营养液混合装置、电磁阀、土壤水分传感器、降雨传感器、图像监测器；

所述图像监测器用于定期拍摄作物长势图片，并将图片通过监测控制器传输至后台服务端存储，所述降雨传感器用于监测作物区域间的降雨情况，所述土壤水分传感器用于实时监测土壤墒情，所述电磁阀用于远程开启控制流体的输出，所述营养液混合装置包括清水管、母液管、酸液管、混合箱，所述清水管、母液管、酸液管上包括有传输泵与主阀，所述混合箱内包括传感器，所述清水管用于清水的传输，所述母液管用于肥料原液的传输，所述酸液管用于土壤活性酸液的传输，所述主阀与电磁阀相同用于远程开启控制对应的管内的流体输出，所述传输泵用于增加液体在管内的传输速度，所述混合箱用于清水、母液、酸液的混合处理，所述传感器用于监测混合液中的EC值与PH值，所述监测控制器用于根据土壤水分传感器、降雨传感器所反馈的参数进行灌溉分析处理，具体的灌溉分析处理步骤表现为：

步骤一：实时获取土壤水分值与降雨值，土壤水分预设标准值表示为T，土壤实时监测水分值表示为T1，降雨预设初始值表示为Y，Y＝0，降雨实时监测值表示为Y1，根据土壤水分情况与降水情况进行判定处理；

步骤二：当T1≥T，Y1＝Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤三：当T1≥T，Y1＞Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分充足且正在降雨；

步骤四：当T1＜T，Y1＝Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

步骤五：当T1＜T，Y1＞Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水正在降雨，处于降雨时，电磁阀不进行灌溉作业，实时获取土壤水分值，依据降雨停止后的土壤水分值进行判定处理；

步骤六：降雨停止后，当T1≥T时，土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤七：当T1＜T时，土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

所述营养液混合装置用于农作物灌溉液的混合与调节，具体的混合调节步骤如下：

S01：清水、母液、酸液在混合箱内混合，混合时获取混合液中的EC值与PH值，EC标准值表示为EE，PH标志值表示为PP，实际监测值与EC标准值、PH标准值可容许误差在H内，根据实时获取的EC值、PH值进行判定处理；

S02：当实时EC值与EC标准值相减属于H范围内，实时PH值与PH标准值相减属于H范围内时，判定为正常状态；

S03：当实时EC值与EC标准值相减不属于H范围内，判定为EC异常状态，根据EC值的相减方式进行判定；

S04：当实时EC值大于EC标准值，实时EC值减去EC标准值大于H最大值时，则判定为养分不充分，此时增加母液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中母液的含量；

S05：当EC标准值大于实时EC值，EC标准值减去实时EC值大于H最大值时，判定为养分过于充分，此时减少母液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中母液的含量；

S06：当实时PH值与PH标准值相减不属于H范围内，判定为PH异常状态，根据PH值的相减方式进行判定；

S07：当实时PH值大于PH标准值，实时PH值减去PH标准值大于H最大值时，则判定为碱性土壤，此时增加酸液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中酸液的含量；

S08：当PH标准值大于实时PH值，PH标准值减去实时PH值大于H最大值时，判定为酸性土壤，此时减少酸液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中酸液的含量。

监测控制器还用于图像拍摄的处理，具体处理步骤表现为：

D01：根据预设置的番茄工作时间控制拍摄频率，每二十五分钟一次；

D02:将拍摄的图像进行传输，传输时根据拍摄时间对图像赋予时间戳，将图像文件按照时间轴顺序排列，同一年拍摄的图像作为一年内的关联文件。

本发明在使用时，土壤水分传感器实时监测土壤水分含量参数，降雨传感器实时监测雨量情况，只有未发生降雨，土壤水分值小于标准值时，监测控制器才会打开电磁阀进行灌溉作业，在降雨的一开始和降雨量很小的情况下，土壤的低含水量会触发系统执行灌溉操作，为了避免降雨与灌溉同时进行造成水资源的浪费，通过降雨传感器实时监测降雨情况，当出现降雨情况时，即使土壤含水量仍小于标准值，系统也不执行灌溉作业，降雨结束后，实时获取土壤水分含量，降雨结束后的土壤水分含量仍低于标准值时，此时开启电磁阀进行灌溉作业，能够将土壤水分传感器与降雨传感器充分结合使用，根据具体情况调节电磁阀的开启与关闭，营养液混合装置包括清水管、母液管、酸液管、混合箱，清水管、母液管、酸液管上包括传输泵与主阀，混合箱内包括传感器，清水、母液、酸液在混合箱内混合，混合时通过传感器获取混合液中的EC值与PH值，实际监测值与EC标准值、PH标准值可容许误差在H内，根据实时获取的EC值、PH值进行判定处理，当实时EC值与EC标准值相减属于H范围内，实时PH值与PH标准值相减属于H范围内时，判定为正常状态，当实时EC值与EC标准值相减不属于H范围内，判定为EC异常状态，根据EC值的相减方式进行判定，当实时EC值大于EC标准值，实时EC值减去EC标准值大于H最大值时，则判定为养分不充分，此时增加母液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中母液的含量，当EC标准值大于实时EC值，EC标准值减去实时EC值大于H最大值时，判定为养分过于充分，此时减少母液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中母液的含量，当实时PH值与PH标准值相减不属于H范围内，判定为PH异常状态，根据PH值的相减方式进行判定，当实时PH值大于PH标准值，实时PH值减去PH标准值大于H最大值时，则判定为碱性土壤，此时增加酸液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中酸液的含量，当PH标准值大于实时PH值，PH标准值减去实时PH值大于H最大值时，判定为酸性土壤，此时减少酸液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中酸液的含量。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，包括后台服务端、监测控制器、营养液混合装置、电磁阀、土壤水分传感器、降雨传感器、图像监测器；

所述图像监测器用于定期拍摄作物长势图片，并将图片通过监测控制器传输至后台服务端存储，所述降雨传感器用于监测作物区域间的降雨情况，所述土壤水分传感器用于实时监测土壤墒情，所述电磁阀用于远程开启控制流体的输出，所述营养液混合装置包括清水管、母液管、酸液管、混合箱，所述清水管、母液管、酸液管上包括有传输泵与主阀，所述混合箱内包括传感器，所述清水管用于清水的传输，所述母液管用于肥料原液的传输，所述酸液管用于土壤活性酸液的传输，所述主阀与电磁阀相同用于远程开启控制对应的管内的流体输出，所述传输泵用于增加液体在管内的传输速度，所述混合箱用于清水、母液、酸液的混合处理，所述传感器用于监测混合液中的EC值与PH值，所述监测控制器用于根据土壤水分传感器、降雨传感器所反馈的参数进行灌溉分析处理，具体的灌溉分析处理步骤表现为：

步骤一：实时获取土壤水分值与降雨值，土壤水分预设标准值表示为T，土壤实时监测水分值表示为T1，降雨预设初始值表示为Y，Y＝0，降雨实时监测值表示为Y1，根据土壤水分情况与降水情况进行判定处理；

步骤二：当T1≥T，Y1＝Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤三：当T1≥T，Y1＞Y时，则土壤墒情为良好状态，判定为水分充足且正在降雨；

步骤四：当T1＜T，Y1＝Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

步骤五：当T1＜T，Y1＞Y时，则土壤墒情处于较差状态，判定为缺水正在降雨，处于降雨时，电磁阀不进行灌溉作业，实时获取土壤水分值，依据降雨停止后的土壤水分值进行判定处理；

步骤六：降雨停止后，当T1≥T时，土壤墒情为良好状态，判定为水分达标；

步骤七：当T1＜T时，土壤墒情处于较差状态，判定为缺水状态，产生灌溉信号，通过电磁阀对农作物进行灌水，实时监测土壤水分值，直至土壤实时监测水分值大于等于T值，电磁阀灌水停止；

所述营养液混合装置用于农作物灌溉液的混合与调节，具体的混合调节步骤如下：

S01：清水、母液、酸液在混合箱内混合，混合时获取混合液中的EC值与PH值，EC标准值表示为EE，PH标志值表示为PP，实际监测值与EC标准值、PH标准值可容许误差在H内，根据实时获取的EC值、PH值进行判定处理；

S02：当实时EC值与EC标准值相减属于H范围内，实时PH值与PH标准值相减属于H范围内时，判定为正常状态；

S03：当实时EC值与EC标准值相减不属于H范围内，判定为EC异常状态，根据EC值的相减方式进行判定；

S04：当实时EC值大于EC标准值，实时EC值减去EC标准值大于H最大值时，则判定为养分不充分，此时增加母液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中母液的含量；

S05：当EC标准值大于实时EC值，EC标准值减去实时EC值大于H最大值时，判定为养分过于充分，此时减少母液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中母液的含量；

S06：当实时PH值与PH标准值相减不属于H范围内，判定为PH异常状态，根据PH值的相减方式进行判定；

S07：当实时PH值大于PH标准值，实时PH值减去PH标准值大于H最大值时，则判定为碱性土壤，此时增加酸液管上对应的传输泵的转速，提升混合液中酸液的含量；

S08：当PH标准值大于实时PH值，PH标准值减去实时PH值大于H最大值时，判定为酸性土壤，此时减少酸液管上对应的传输泵的转速，减少混合液中酸液的含量。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，所述监测控制器还用于图像拍摄的处理，具体处理步骤表现为：

D01：根据预设置的番茄工作时间控制拍摄频率，每二十五分钟一次；

D02:将拍摄的图像进行传输，传输时根据拍摄时间对图像赋予时间戳，将图像文件按照时间轴顺序排列，同一年拍摄的图像作为一年内的关联文件。

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