CN112772385A - 全自动化的远程灌溉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种全自动化的远程灌溉系统，包括：智能环境监测设备用于监测当前的环境信息；嵌入式控制系统接收来自智能环境监测设备的环境信息，并对环境信息进行分析，根据分析结果生成对应的控制指令发送至末端执行设备，以控制末端执行设备的运行调整；末端执行设备包括：指针式喷灌机、平移式喷灌机和滴灌系统，其中，指针式喷灌机根据来自嵌入式控制系统的控制指令，执行正转控制，反转控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，水泵启停控制，并显示运行状态信息；嵌入式控制系统将环境信息、分析结果和末端执行设备反馈的运行状态信息通过云端服务器发送至智能前端移动设备和智能web应用设备，以提供给管理员进行实时监控。

Description

全自动化的远程灌溉系统

技术领域

本发明涉及远程喷灌技术领域，特别涉及一种全自动化的远程灌溉系统。

背景技术

远程喷灌在现代化农业中越来越普及，喷灌系统也算比较常见，相关的专利文章也不剩枚举，侧重各有不同，但是对于整套解决方案而言，又各有欠缺，在实践中遇到了很多非常急迫的需求而找不到现有的解决方案，比如：设备经常遇到泥泞地段打滑；设备经常向公共设施喷水；即使有很多机械保护的情况下，仍然能拉断跨体逃跑；施肥施药经常空施等问题。遇到这些问题，农民伯伯即使购买了远程灌溉系统，却要在田间地头看着以免出现以上问题，解放不了生产力，远程形同虚设。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种全自动化的远程灌溉系统。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种全自动化的远程灌溉系统，包括：

智能前端移动设备、智能web应用设备、云端服务器、嵌入式控制系统、导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备，其中，所述嵌入式远程控制系统与所述云端服务器建立通讯，并通过RF44局域无线通讯方式与所述到导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备，所述云端服务器进一步与智能前端移动设备和智能web应用设备通信，

所述智能环境监测设备用于监测当前的环境信息；

所述嵌入式控制系统接收来自所述智能环境监测设备的环境信息，并对所述环境信息进行分析，根据所述分析结果生成对应的控制指令发送至所述末端执行设备，以控制所述末端执行设备的运行调整；

所述末端执行设备包括：指针式喷灌机、平移式喷灌机和滴灌系统，其中，

所述指针式喷灌机根据来自所述嵌入式控制系统的控制指令，执行正转控制，反转控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾枪启停控制，并显示运行状态信息；

所述平移式喷灌机根据来自所述嵌入式控制系统的控制指令，执行前进控制，后退控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾抢启停控制，并显示运行状态信息；

所述滴灌系统用于根据来自所述嵌入式控制系统的控制执行首部水泵控制、首部施肥控制和灌区控制；

所述嵌入式控制系统将环境信息、分析结果和所述末端执行设备反馈的运行状态信息通过所述云端服务器发送至智能前端移动设备和智能web应用设备，以提供给管理员进行实时监控。

进一步，所述智能环境监测设备包括：水压监测传感器、流量监测传感器、电压监测传感器、液位检测传感器、土壤墒情传感器、气象监测传感器、视频监测传感器、卫星遥感传感器、红外测量传感器、二氧化碳传感器，地表温湿度传感器、植保无人机系统、土壤墒情仪器，气象站，视频图像分析仪，植保无人机系统，卫星遥感测绘分析仪。

进一步，所述指针式喷灌机还用于执行以下动作：模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体半径设置，整圈运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置。

进一步，所述指针式喷灌机还用于根据所述喷灌指令喷灌机的启动/停止、正转/反转、控制喷灌机行走速度、联动位于中心点的水泵、施肥泵和药剂泵；地脚臂的自定义范围启停控制；水压监测、流量监测、电压监测、液位检测；喷灌机角度位置监测、导航应用；推送报警信息。

进一步，所述指针式喷灌机还用于设置简单计划和复杂计划：

(1)简单计划：包括整圈停机和定点停机，自动归位停机，指定角度停机即是停在预设角度位置，自动归位停机是将喷灌机恢复到指定停机位置；

(2)复杂计划：包括分扇区精确设置，尾抢定角度启停，速度自适应精准施药，

复杂扇区计划，即将喷灌机喷灌范围划分成独立的控制区域，在不同区域，允许喷灌机区域的起始角度，独立设置行走速度，独立设置施药施肥量；

尾抢定角度开启是设置尾抢的允许开启的范围，避免在尾抢喷灌到静止浇水的区域；

速度自适应精准喷药是控制在喷灌机上自由滑行的施药装置，达到在喷灌机行走的同时，自己调整施药装置的运行速度，达到，无死角，均匀喷施的效果。

进一步，所述平移式喷灌机还用于执行以下动作：模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体长度设置，单航向运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置。

进一步，所述平移式喷灌机采用电子触摸屏作为人机交互终端，显示以下信息：运行状态、当前跨体位置、水泵状态、电压值、流量、压力、液位、当前灌溉量，运行速度百分比、运行模式、搅拌泵状态、施肥泵状态、水泵联动状态、自动前后运行状态、尾抢状态、系统软件信息，硬件信息，报警信息。

进一步，所述滴灌系统执行灌区控制采用有线控制和无线控制两种通讯方式。

进一步，全自动化的远程灌溉系统用于实现精准灌溉，土壤墒情检测到土壤温湿度随时间的变化，可以推算出土壤水量的分布和饱和度，

当发现土壤蓄水不足，植物即将缺水的时候，即是补水，当检测到土壤含水量达标后，立即停止补水，达到进准灌溉，同时大大节水。

进一步，所述全自动的远程灌溉系统还用于对作物历史数据分析作为最优种植参数进行计算，以及对作物历史数据分析作为消费者参考的依据。

根据本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统，赋予远程灌溉系统更多智能化功能，使系统不仅功能更多，并且更稳健。本发明是一套着力提高提供自动化运行农业灌溉系统，深度分析农业客户实际需求，应对不同场景需求，提出一整套现代化农业灌溉解决方案，系统不仅涵盖普遍的喷灌，滴灌，温室中也同样适用，从系统组成，包括智能前端移动设备，PCweb应用，云端服务器，嵌入式核心控制系统，移动网络通讯，局域网络通讯以及局域组网，导航设备，智能环境监测设备，多情景算法分析应用，AI应用，局域气象服务，导航应用，网络安全，数据安全与共享，农作物历史溯源数据分析与应用。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统的结构图；

图2为根据本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统的结构图；

图3为根据本发明实施例的本地局域网示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示所示，本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统，包括：智能前端移动设备、智能web应用设备、云端服务器、嵌入式控制系统、导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备。其中，所述嵌入式远程控制系统与所述云端服务器建立通讯，并通过RF44局域无线通讯方式与到导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备，云端服务器进一步与智能前端移动设备和智能web应用设备通信。

本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统，通信链路设计如下：

远程控制系统的核心由远程服务器与嵌入式控制系统组成，其中嵌入式控制系统可以是本地PC或者PLC控制系统。

嵌入式控制系统通过GPRS/4G/NB等通讯方式与远程服务器建立通讯，通过RF44局域无线通讯方式与本地导航设备、节点控制设备通信。

同时,基于RF433自组网功能，可以把本地设备组成星型网络或者MESH网络，进行数据互联互通，自主联动，做到系统边缘智能化，弥补中心化可能因网络异常原因造成的不足。

本地局域网络介绍：嵌入式控制系统不仅是系统控制的核心，也是本地局域网络的网关和中心点，在本地局域网络中，导航设备，远程水泵，土壤墒情设备，气象站设备，滴灌的末端设备等组成网络的节点，参考图3。

为方便灵活部署，上述提到的一些通过RF433通讯方式连接到网关的设备，也可以存在独立上云的版本，即每个设备上都安装有移动网络通信设备，比如GPRS/4G/NB等通讯装置，直连服务器。

智能环境监测设备用于监测当前的环境信息。智能环境监测设备包括：土壤墒情仪器，气象站，视频图像分析仪，植保无人机系统，卫星遥感测绘分析仪。在灌溉系统中，有大量的传感器使用，只有系统的感知设备足够健全，完善，系统才能够更智能。分别是水压监测传感器、流量监测传感器、电压监测传感器、液位检测传感器、土壤墒情传感器、气象监测传感器、视频监测传感器、卫星遥感传感器、红外测量传感器、二氧化碳传感器，地表温湿度传感器，这些均属于智能环境监测设备。

下面对各类别传感器的作用进行说明：

水压监测传感器，监测水管道压力；

流量监测传感器，监测并统计管道内液体流量，液体可以是水，肥，药；

电压监测传感器，监测系统输入电压值；

液位检测传感器，监测装置内内液体液位，液体可以是水，肥，药；

土壤墒情传感器，检测不同土壤深度下的温度、湿度、盐度；

气象监测传感器，检测光照强度，降雨量，风向，风速，大气温度、湿度，气压；

视频监测传感器，检测设备是否异常，检测植物状态，检测病虫害；

卫星遥感传感器，检测植物长势，灾情，成熟期；

红外测量传感器，检测植物体征温度变化；

二氧化碳传感器，检测空气中二氧化碳浓度；

地表温湿度传感器，检测地表温度湿度。

嵌入式控制系统接收来自智能环境监测设备的环境信息，并对环境信息进行分析，根据分析结果生成对应的控制指令发送至末端执行设备，以控制末端执行设备的运行调整。

具体的，嵌入式控制系统执行以下功能：

a)远程通讯

b)智能人机交互，

c)喷灌机的启动/停止、正转/反转

d)控制喷灌机行走速度

e)联动位于中心点的水泵，施肥泵，药剂泵

f)机械自动停机/反转

g)尾枪启停控制

h)地脚臂的自定义范围启停控制

i)水压监测、流量监测、电压监测、液位检测

j)喷灌机角度位置监测、导航应用

k)简单计划运行，包括整圈停机和定点停机，自动归位停机

l)复杂计划运行，包括分扇区精确设置，尾抢定角度启停，速度自适应精准施药

m)运行时间统计和剩余运行时间估算

n)报警消息推送

o)土壤参数，气候参数变化联动喷灌机计划运行

p)精准节水灌溉

q)多地气象站小气候实时分析预警和智能提醒

r)智能摄像机对苗情实时监测并分析农作物长势与智能提醒

s)灵活的施药装置手动和自动控制

t)喷灌机运行安全多重监测与保护机制

u)多设备无线本地组网

v)规模组网与分组控制

本发明还可以进一步提供AI应用，包括：苗情检测，灾情预警，局部小气候分析预警，地质分析，最优化种植建议(不同APP，共享数据)。

末端执行设备包括：指针式喷灌机、平移式喷灌机和滴灌系统。

(1)指针式喷灌机

指针式喷灌机根据来自嵌入式控制系统的控制指令，执行正转控制，反转控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾枪启停控制，并显示运行状态信息。

具体的，指针式喷灌机属于目前应用最广泛的灌溉设备，功能包括：

a)远程通讯

远程控制喷灌机控制，同b

b)智能人机交互

控制系统采用电子触摸屏作为人机交互终端，功能包括：

●显示信息：

运行状态、当前跨体位置、水泵状态、电压值、流量、压力、液位、当前灌溉量，运行速度百分比、运行模式、搅拌泵状态、施肥泵状态、水泵联动状态、自动正反转状态、尾抢状态、系统软件信息，硬件信息，报警信息

●控制信息：

正转控制，反转控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾抢启停控制，模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体半径设置，整圈运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置

c)喷灌机的启动/停止、正转/反转

d)控制喷灌机行走速度

e)联动位于中心点的水泵，施肥泵，药剂泵

●如果开启联动控制，开启施肥泵，必然联动水泵，避免肥料浓度过高，关闭水泵，必然联动关闭施肥泵

●系统检测水压传感器反馈，当水压足够时，系统运行

f)机械自动停机/反转

g)尾枪启停控制

h)地脚臂的自定义范围启停控制

i)水压监测、流量监测、电压监测、液位检测

j)喷灌机角度位置监测、导航应用

●喷灌机角度位置实时计算，如果遇到角度位置与预期不一致，当超过预期设置阈值，给与系统报警与停机保护。

●通过导航定位实时计算喷灌机跨体长度，如果遇到长度与预期不一致，超过预期设置阈值，给与系统报警与停机保护。

k)简单计划运行，包括整圈停机和定点停机，自动归位停机

简单计划包括，连续运行，1、2、3圈运行，指定角度停机，自动归位停机指定角度停机即是停在预设角度位置

自动归位停机是将喷灌机恢复到指定停机位置

l)复杂计划运行，包括分扇区精确设置，尾抢定角度启停，速度自适应精准施药

●复杂扇区计划，即将喷灌机喷灌范围划分成独立的控制区域，在不同区域，允许喷灌机区域的起始角度，独立设置行走速度，独立设置施药施肥量

●尾抢定角度开启是设置尾抢的允许开启的范围，避免在尾抢喷灌到静止浇水的区域。

●速度自适应精准喷药是控制在喷灌机上自由滑行的施药装置，达到在喷灌机行走的同时，自己调整施药装置的运行速度，达到，无死角，均匀喷施的效果。

m)运行时间统计和剩余运行时间估算

n)报警消息推送

报警消息包括：

●直接告警信息

低水压报警、高水压报警、低流量报警、高流量报警、低温报警、通讯故障、高电压报警、低电压报警、液位异常报警

●不可恢复告警信息

安全回路开路报警、水泵故障、正转故障、反转故障、降雨停机、远程水泵通讯异常、远程水泵故障、异常停机(轮子打滑)、角度计通讯异常、角度计功能异常、跨体长度异常缩短报警、施肥泵故障、施肥计量异常报警

(2)平移式喷灌机

平移式喷灌机根据来自嵌入式控制系统的控制指令，执行前进控制，后退控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾抢启停控制，并显示运行状态信息。

具体的，平移式喷灌机，功能包括：

o)远程通讯

远程控制喷灌机控制，同b

p)智能人机交互

控制系统采用电子触摸屏作为人机交互终端，功能包括：

●显示信息：

运行状态、当前跨体位置、水泵状态、电压值、流量、压力、液位、当前灌溉量，运行速度百分比、运行模式、搅拌泵状态、施肥泵状态、水泵联动状态、自动前后运行状态、尾抢状态、系统软件信息，硬件信息，报警信息

●控制信息：

前进控制，后退控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾抢启停控制，模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体长度设置，单航向运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置

q)喷灌机的启动/停止、前进/后退

r)控制喷灌机行走速度

s)联动位于中心点的水泵，施肥泵，药剂泵

●如果开启联动控制，开启施肥泵，必然联动水泵，避免肥料浓度过高，关闭水泵，必然联动关闭施肥泵

●系统检测水压传感器反馈，当水压足够时，系统运行

t)机械自动停机/反向

u)尾枪启停控制

v)水压监测、流量监测、电压监测、液位检测

w)喷灌机位置监测、导航应用

●平移式喷灌机通过在首段和末端安装导航设备，实时计算跨体横向位置与航道位置的角度，如果遇到角度位置与预期不一致，当超过预期设置阈值，给与系统报警与停机保护。

●通过导航定位实时计算喷灌机跨体长度，如果遇到长度与预期不一致，超过预期设置阈值，给与系统报警与停机保护。

x)简单计划运行，包括单次停机和定点停机，自动归位停机

简单计划包括，连续来回运行，1、2、3循环运行，指定位置停机，自动归位停机

指定位置停机即是停在预设的航道上的位置

自动归位停机是将喷灌机恢复到指定停机位置

y)复杂计划运行，包括分位置精确设置，尾抢定位置启停，速度自适应精准施药

●复杂扇区计划，即将喷灌机喷灌范围划分成独立的控制区域，在不同区域，允许喷灌机区域的起始位置，独立设置行走速度，独立设置施药施肥量

●尾抢定位置开启是设置尾抢的允许开启的范围，避免在尾抢喷灌到禁止浇水的区域。

●速度自适应精准喷药是控制在喷灌机上自由滑行的施药装置，达到在喷灌机行走的同时，自己调整施药装置的运行速度，达到，无死角，均匀喷施的效果。

z)运行时间统计和剩余运行时间估算

aa)报警消息推送

报警消息包括：

●直接告警信息

低水压报警、高水压报警、低流量报警、高流量报警、低温报警、通讯故障、高电压报警、低电压报警、液位异常报警。

●不可恢复告警信息

安全回路开路报警、水泵故障、前进故障、反退故障、降雨停机、远程水泵通讯异常、远程水泵故障、异常停机(轮子打滑)、角度计通讯异常、角度计功能异常、跨体长度异常缩短报警、施肥泵故障、施肥计量异常报警。

(3)滴灌系统

滴灌系统用于根据来自嵌入式控制系统的控制执行首部水泵控制、首部施肥控制和灌区控制。

(3.1)首部水泵控制

通过RS485/MODBUS通讯控制变频器实现一台水泵的变频恒压控制，包括

●水泵启停控制

●水泵启停状态监测

●水泵故障状态监测

●水泵出口压力设定

●水泵出口压力监测

●水泵出口流量监测

●水泵电机运行状态监测(电压、电流、频率、功率因数)

(3.2)首部施肥控制

通过控制变频器实现三台施肥泵的控制与状态监测，施肥系统可以分为开关型和调节型，开关型产品可以通过本地的DI/DO实现操作；调节型产品仍需配合变频器使用。

以下对两种类型的施肥系统做详细说明。

开关型施肥系统主要实现以下功能，硬件可以预留3组，最多控制3台施肥泵¹。

●施肥泵启停控制(DO)

●施肥泵启停状态监测(DI)

调节型施肥系统主要实现以下功能，硬件不需要做多余处理，只需要与水泵控制共用RS485通讯实现变频器操作即可。

●施肥泵启停控制

●施肥泵启停状态监测

●施肥泵故障状态监测

●施肥泵出口流量设定

●施肥泵出口流量反馈(需要将流量计接入变频器)

(3.3)灌区控制

灌区控制可以分为有线控制方式和无线控制方式，有线控制方式使用本地继电器输出，无线控制方式考虑Lora通讯方式。

A)有线控制方式

一台滴灌控制器可以控制不超过32个灌区，通过每个灌区出水口处的电磁阀控制其启停，每个电磁阀受控制器内的一路继电器输出控制。

各个灌区的控制可以通过本地LCD和远程前端手动操作，也可以根据MCU的FLASH中存储的轮灌计划自动运行，计划可以在本地LCD和远程前端预先设定并显示。

B)无线控制方式

一台滴灌控制器可以控制不超过32个灌区，通过LORA实现星形组网，控制1.5km以内的灌区电磁阀。灌区电磁阀的控制需采用太阳能+电池的供电方式，需要严格控制功耗。

各个灌区的控制可以通过本地LCD和远程前端手动操作，也可以根据MCU的FLASH中存储的轮灌计划自动运行，计划可以在本地LCD和远程前端预先设定并显示。

(3.4)系统计划

计划设置可已通过lcd或者远程前端设置查看，可以支持最大256组计划设置

计划功能包括

◆创建计划组

◆添加要控制的灌区ID到计划组

◆设置计划运行时间

◆设置计划延迟时间

◆设置计划施肥时间

◆执行计划下发

◆执行计划运行、暂停、删除

(3.5)规模组网

为了达到系统稳定与灵活，并且能够适应超大滴灌灌区的需求，系统采用首部与滴灌灌区网络分离联动的设计方式，即滴灌首部独立上云，32个节点灌区为一个网络控制单元，从系统服务对独立的首部系统与灌区网络单元实施联动，这样，可以达到一个首部可以控制相当多的灌区灌溉范围。

此外，本发明实施例的末端执行设备还包括：温室系统，温室应用是一个相对密封独立的系统，远程灌溉逻辑同滴灌相同。

嵌入式控制系统将环境信息、分析结果和末端执行设备反馈的运行状态信息通过云端服务器发送至智能前端移动设备和智能web应用设备，以提供给管理员进行实时监控。

本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统可以提供智能化应用功能，包括：

(1)精准灌溉

在土壤墒情传感器和气象站的部署下，在AI算力的帮助下，环境参数能够很好的关联到灌溉应用中

土壤墒情检测到土壤温湿度随时间的变化，可以推算出土壤水量的分布和饱和度，当发现土壤蓄水不足，植物即将缺水的时候，即是补水，当检测到土壤含水量达标后，立即停止补水，达到进准灌溉，同时大大节水。

当灌溉过程中发生降雨，停止灌溉，如果发现雨停后，土壤水分仍然不达标，再继续浇水。

(2)精准施肥

在土壤墒情传感器和AI算力的帮助下，通过检测土壤的盐都的变化来进行施肥

农作在不同生长期，对肥料的需求也不同，因此，依据图像检测与卫星遥感系统的检测下，对不同生长期的农作物做好施肥规划，当土壤墒情传感器检测到在本阶段内肥料浓度不达标，进行系统提示，来帮助精准施肥。

(3)精准施药

依据图像检测与卫星遥感系统的检测下，对农作物病虫害实时检测，做到最早发现，最早施药，精准施药。

(4)农作物历史溯源记录

(4.1)对作物历史数据分析作为最优种植参数计算

记录农作物在生长期内全程的环境参数，包括日照饱和天数，总日照强度，降雨量，施肥量与时间，施药量与时间，病虫害发生时间与持续时间等，通过历史数据，大数据计算，提出提高产量避免灾害的方法与改进方式，作为将来种植的重要依据。

(4.2)对作物历史数据分析作为消费者参考的依据

主要依据农作物的施肥施药量与时间，农药残留量做为上市销售的重要衡量指标。

(5)最优种植建议

●依据大数据分析结论，结合当地土壤环境参数，给出最适合种植作物建议

●依据农作物生长期内需水需肥的最佳规律，结合土壤墒情，气象站，图像识别，卫星遥感系统检测，精确判断农作物不同时期的关键节点，进行施水施肥施药

●通过广泛的气象站服务、遥感服务、图像分析服务，精准判断小范围内天气预警，

●避免施药施肥被雨水冲刷，造成效果不明显与环境污染。

●同时依据小气候预警，做到农作物收割时避免因降雨强风等自然灾害造成的减产等。

根据本发明实施例的全自动化的远程灌溉系统，赋予远程灌溉系统更多智能化功能，使系统不仅功能更多，并且更稳健。本发明是一套着力提高提供自动化运行农业灌溉系统，深度分析农业客户实际需求，应对不同场景需求，提出一整套现代化农业灌溉解决方案，系统不仅涵盖普遍的喷灌，滴灌，温室中也同样适用，从系统组成，包括智能前端移动设备，PCweb应用，云端服务器，嵌入式核心控制系统，移动网络通讯，局域网络通讯以及局域组网，导航设备，智能环境监测设备，多情景算法分析应用，AI应用，局域气象服务，导航应用，网络安全，数据安全与共享，农作物历史溯源数据分析与应用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，包括：智能前端移动设备、智能web应用设备、云端服务器、嵌入式控制系统、导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备，其中，所述嵌入式远程控制系统与所述云端服务器建立通讯，并通过RF44局域无线通讯方式与所述到导航设备、智能环境监测设备、末端执行设备，所述云端服务器进一步与智能前端移动设备和智能web应用设备通信，

所述智能环境监测设备用于监测当前的环境信息；

所述嵌入式控制系统接收来自所述智能环境监测设备的环境信息，并对所述环境信息进行分析，根据所述分析结果生成对应的控制指令发送至所述末端执行设备，以控制所述末端执行设备的运行调整；

所述末端执行设备包括：指针式喷灌机、平移式喷灌机和滴灌系统，其中，

所述指针式喷灌机根据来自所述嵌入式控制系统的控制指令，执行正转控制，反转控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾枪启停控制，并显示运行状态信息；

所述平移式喷灌机根据来自所述嵌入式控制系统的控制指令，执行前进控制，后退控制，停机控制，运行速度控制，搅拌泵启停控制，施肥泵启停控制，水泵启停控制，自动正反转控制，尾抢启停控制，并显示运行状态信息；

所述滴灌系统用于根据来自所述嵌入式控制系统的控制执行首部水泵控制、首部施肥控制和灌区控制；

所述嵌入式控制系统将环境信息、分析结果和所述末端执行设备反馈的运行状态信息通过所述云端服务器发送至智能前端移动设备和智能web应用设备，以提供给管理员进行实时监控。

2.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述智能环境监测设备包括：水压监测传感器、流量监测传感器、电压监测传感器、液位检测传感器、土壤墒情传感器、气象监测传感器、视频监测传感器、卫星遥感传感器、红外测量传感器、二氧化碳传感器，地表温湿度传感器、植保无人机系统、土壤墒情仪器，气象站，视频图像分析仪，植保无人机系统，卫星遥感测绘分析仪。

3.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述指针式喷灌机还用于执行以下动作：模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体半径设置，整圈运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置。

4.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述指针式喷灌机还用于根据所述喷灌指令喷灌机的启动/停止、正转/反转、控制喷灌机行走速度、联动位于中心点的水泵、施肥泵和药剂泵；地脚臂的自定义范围启停控制；水压监测、流量监测、电压监测、液位检测；喷灌机角度位置监测、导航应用；推送报警信息。

5.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述指针式喷灌机还用于设置简单计划和复杂计划：

(1)简单计划：包括整圈停机和定点停机，自动归位停机，指定角度停机即是停在预设角度位置，自动归位停机是将喷灌机恢复到指定停机位置；

(2)复杂计划：包括分扇区精确设置，尾抢定角度启停，速度自适应精准施药，

复杂扇区计划，即将喷灌机喷灌范围划分成独立的控制区域，在不同区域，允许喷灌机区域的起始角度，独立设置行走速度，独立设置施药施肥量；

尾抢定角度开启是设置尾抢的允许开启的范围，避免在尾抢喷灌到静止浇水的区域；

速度自适应精准喷药是控制在喷灌机上自由滑行的施药装置，达到在喷灌机行走的同时，自己调整施药装置的运行速度，达到，无死角，均匀喷施的效果。

6.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述平移式喷灌机还用于执行以下动作：模式选择，角度识别控制，逻辑边界使能控制，跨体长度设置，单航向运行时间，电压，水压，流量、液位使能以及量程、报警阈值设置，远程水泵使能设置，远程水泵ID配置，导航使能设置，土壤墒情检测使能设置。

7.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述平移式喷灌机采用电子触摸屏作为人机交互终端，显示以下信息：运行状态、当前跨体位置、水泵状态、电压值、流量、压力、液位、当前灌溉量，运行速度百分比、运行模式、搅拌泵状态、施肥泵状态、水泵联动状态、自动前后运行状态、尾抢状态、系统软件信息，硬件信息，报警信息。

8.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述滴灌系统执行灌区控制采用有线控制和无线控制两种通讯方式。

9.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，全自动化的远程灌溉系统用于实现精准灌溉，土壤墒情检测到土壤温湿度随时间的变化，可以推算出土壤水量的分布和饱和度，

当发现土壤蓄水不足，植物即将缺水的时候，即是补水，当检测到土壤含水量达标后，立即停止补水，达到进准灌溉，同时大大节水。

10.如权利要求1所述的全自动化的远程灌溉系统，其特征在于，所述全自动的远程灌溉系统还用于对作物历史数据分析作为最优种植参数进行计算，以及对作物历史数据分析作为消费者参考的依据。

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