CN114271085A - 一种基于大数据的智能灌溉系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于智能灌溉技术领域，公开了一种基于大数据的智能灌溉系统，包括：控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关，可有效节约水资源；另外，设置的网关用于数据采集模块以及智能灌溉设备与控制平台建立通信连接，可以有效降低架设通信线缆的成本，同时可以有效提高该基于大数据的智能灌溉系统的建设效率；还公开了一种基于大数据的智能灌溉方法，包括四个步骤，步骤简单，科学合理，可有效提高智能灌溉的智能化程度，不仅可以节约人力以及水源，还能显著提高作物生产效益，尤为重要的是可以根据当前七天内的天气预报数据决定是否需要进行灌溉，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及智能灌溉技术领域，更具体地说，它涉及一种基于大数据的智能灌溉系统及方法。
背景技术
灌溉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。
目前的智能灌溉系统，一般只是依据土壤湿度数据进行智能化灌溉，导致不能针对不同的作物灌溉不同的水量，不利于作物的茁壮成长，目前的智能灌溉系统，在搭建过程中需要架设较多通信线缆以及通信设备，导致搭建成本较高，以及导致搭建效率较低，没有采用当前七天内的天气预报数据作为运行依据，导致时常发生刚灌溉后就下雨的情况，无法做到有效节约水资源的目的。
为此，提出一种基于大数据的智能灌溉系统及方法。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于大数据的智能灌溉系统及方法，其能够针对不同的作物灌溉不同的水量，有利于作物的茁壮成长，在搭建过程中无需架设较多通信线缆以及通信设备，有效降低搭建成本以及有效提高搭建效率，同时还采用当前七天内的天气预报数据作为运行依据，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生，真正做到有效节约水资源的目的，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种基于大数据的智能灌溉系统，包括：控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关；
其中，所述控制平台用于控制所述数据采集模块、所述智能灌溉设备以及所述天气预测模块自动化工作，且所述控制平台用于显示所述数据采集模块、所述智能灌溉设备以及所述天气预测模块的工作状态，同时用于接收所述数据采集模块以及所述天气预测模块上传的数据并依据接收的数据控制所述智能灌溉设备自动启停进行灌溉；
其中，所述数据采集模块用于采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据；
其中，所述数据收集模块用于收集互联网上的基本灌溉数据；
其中，所述智能灌溉设备用于为作物进行灌溉；
其中，所述大数据服务器内部存储有大数据库，所述大数据库用于存储所述基本灌溉数据，且所述大数据库用于支撑所述控制平台智能化运行；
其中，所述天气预测模块用于收集当前七天内的天气预报数据，并将收的所述天气预报数据实时上传给所述控制平台；
其中，所述网关用于所述数据采集模块以及智能灌溉设备与所述控制平台建立通信连接。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述数据采集模块以及所述智能灌溉设备均通过所述网关与所述控制平台通信连接，所述大数据服务器通过无线网络与所述控制平台通信连接。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述控制平台包括控制终端以及控制客户端，所述控制终端包括PC终端以及移动终端，所述控制客户端分别安装在所述PC终端内以及所述移动终端内。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述数据采集模块包括液位传感器、湿度传感器以及摄像头，所述液位传感器用于实时检测水源液位的高度数据，所述湿度传感器实时检测土壤湿度数据，所述摄像头用于采集作物种类数据，所述液位传感器、所述湿度传感器以及所述摄像头均通过所述网关与所述控制终端通信连接。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述大数据服务器内部还存储有作物种类数据库，所述作物种类数据库用于存储作物种类数据，且所述作物种类数据库用于支撑所述控制平台智能化运行。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述智能灌溉设备包括水泵以及灌溉水管，所述水泵的进水口通过管道与水源相连通，所述灌溉水管与所述水泵的出水口相连通。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述智能灌溉设备还包括定量给料机，所述定量给料机和所述水泵均内置无线通信模块，所述定量给料机以及所述水泵均通过所述无线通信模块与所述控制终端通信连接，所述定量给料机用于定量供应肥料，且所述定量给料机的出料口通过出料管与所述灌溉水管相连通，所述出料管上安装有单向阀，所述单向阀的导通方向朝向所述灌溉水管设置。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述无线通信模块无线网卡、Lora通信模块以及NB-iot通信模块中的至少一种。
上述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其中，所述数据收集模块以及所述天气预测模块均编译在所述控制客户端内。
本发明还提出一种基于大数据的智能灌溉方法，采用上述任一项所述的基于大数据的智能灌溉系统进行智能灌溉，包括如下步骤：
步骤一：安装硬件：将水泵的进水口通过管道与水源相连通，将灌溉水管与水泵的出水口相连通，将灌溉水管远离水泵的一端安装在田间，将液位传感器安装在水源处，将湿度传感器安装在田间土壤中，将摄像头安装在田边，将定量给料机安装在田边，并将定量给料机的出料口通过出料管与灌溉水管相连通，并在出料管上安装有单向阀，且保证单向阀的导通方向朝向灌溉水管设置，将网关安装在田边；
步骤二：建立通信连接：将定量给料机以及水泵均利用无线通信模块与控制终端建立通信连接，将液位传感器、湿度传感器以及摄像头均通过网关与控制终端建立通信连接；
步骤三：参数设置：通过控制终端内的控制客户端进行设置水泵以及定量给料机的自动工作参数；
步骤四：开启智能运行：通过控制终端内的控制客户端开启智能运行，控制终端根据接收的水源液位数据、接收的土壤湿度数据、接收的作物种类数据、收集的当前七天内的天气预报数据、大数据库中的基本灌溉数据智能控制定量给料机以及水泵智能化工作。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
1、本发明提供的基于大数据的智能灌溉系统，由控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关构成，可以利用数据采集模块采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据，可以利用数据收集模块收集互联网上的基本灌溉数据，可以利用天气预测模块收集当前七天内的天气预报数据，使得该基于大数据的智能灌溉系统可以依托水源液位数据、土壤湿度数据、作物种类数据、基本灌溉数据以及当前七天内的天气预报数据智能控制智能灌溉设备智能工作，可有效节约水资源；另外，设置的网关用于数据采集模块以及智能灌溉设备与控制平台建立通信连接，可以有效降低架设通信线缆的成本，同时可以有效提高该基于大数据的智能灌溉系统的建设效率；
2、本发明提供的基于大数据的智能灌溉方法，包括四个步骤，步骤简单，科学合理，可有效提高智能灌溉的智能化程度，不仅可以节约人力以及水源，还能显著提高作物生产效益，尤为重要的是可以根据当前七天内的天气预报数据决定是否需要进行灌溉，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生。
因此，该基于大数据的智能灌溉系统，能够针对不同的作物灌溉不同的水量，有利于作物的茁壮成长，在搭建过程中无需架设较多通信线缆以及通信设备，有效降低搭建成本以及有效提高搭建效率，同时还采用当前七天内的天气预报数据作为运行依据，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生，真正做到有效节约水资源的目的。
附图说明
图1为一种实施方式的基于大数据的智能灌溉系统的架构示意图；
图2为一种实施方式的基于大数据的智能灌溉方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于大数据的智能灌溉系统，包括：控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关；
其中，控制平台用于控制数据采集模块、智能灌溉设备以及天气预测模块自动化工作，且控制平台用于显示数据采集模块、智能灌溉设备以及天气预测模块的工作状态，同时用于接收数据采集模块以及天气预测模块上传的数据并依据接收的数据控制智能灌溉设备自动启停进行灌溉；
其中，数据采集模块用于采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据；
其中，数据收集模块用于收集互联网上的基本灌溉数据；
其中，智能灌溉设备用于为作物进行灌溉；
其中，大数据服务器内部存储有大数据库，大数据库用于存储基本灌溉数据，且大数据库用于支撑控制平台智能化运行；
其中，天气预测模块用于收集当前七天内的天气预报数据，并将收的天气预报数据实时上传给控制平台；
其中，网关用于数据采集模块以及智能灌溉设备与控制平台建立通信连接。
采用上述技术方案的一种基于大数据的智能灌溉系统由控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关构成，可以利用数据采集模块采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据，可以利用数据收集模块收集互联网上的基本灌溉数据，可以利用天气预测模块收集当前七天内的天气预报数据，使得该基于大数据的智能灌溉系统可以依托水源液位数据、土壤湿度数据、作物种类数据、基本灌溉数据以及当前七天内的天气预报数据智能控制智能灌溉设备智能工作，可有效节约水资源；
另外，设置的网关用于数据采集模块以及智能灌溉设备与控制平台建立通信连接，可以有效降低架设通信线缆的成本，同时可以有效提高该基于大数据的智能灌溉系统的建设效率。
具体的，为了降低搭建该基于大数据的智能灌溉系统的成本，本实施例中的数据采集模块以及智能灌溉设备均通过网关与控制平台通信连接，大数据服务器通过无线网络与控制平台通信连接，可以有效减少网络通信设备的数量。
具体的，为了使得该基于大数据的智能灌溉系统便于操作，本实施例中的控制平台包括控制终端以及控制客户端，控制终端包括PC终端以及移动终端，控制客户端分别安装在PC终端内以及移动终端内。
具体的，为了采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据，本实施例中的数据采集模块包括液位传感器、湿度传感器以及摄像头，液位传感器用于实时检测水源液位的高度数据，湿度传感器实时检测土壤湿度数据，摄像头用于采集作物种类数据，液位传感器、湿度传感器以及摄像头均通过网关与控制终端通信连接。
液位传感器的设置可以防止在水源不足时导致智能灌溉设备空转而发生损坏的不良现象。
通过采集作物种类数据，使得该基于大数据的智能灌溉系统可以根据不同的作物灌溉不同的水量，不仅可以达到节约水源的目的，还能保证作物能够茁壮成长。
具体的，为了摄像头准确识别作物种类，本实施例中的大数据服务器内部还存储有作物种类数据库，作物种类数据库用于存储作物种类数据，且作物种类数据库用于支撑控制平台智能化运行。
具体的，为了实现灌溉目的，本实施例中的智能灌溉设备包括水泵以及灌溉水管，水泵的进水口通过管道与水源相连通，灌溉水管与水泵的出水口相连通。
具体的，为了实现该基于大数据的智能灌溉系统还具有施肥的功能，本实施例中的智能灌溉设备还包括定量给料机，定量给料机和水泵均内置无线通信模块，定量给料机以及水泵均通过无线通信模块与控制终端通信连接，定量给料机用于定量供应肥料，且定量给料机的出料口通过出料管与灌溉水管相连通，出料管上安装有单向阀，单向阀的导通方向朝向灌溉水管设置，通过定量给料机施肥，可有效降低作业人员的劳动强度。
具体的，为了使得该基于大数据的智能灌溉系统可以在不同网络环境中运行，本实施例中的无线通信模块无线网卡、Lora通信模块以及NB-iot通信模块中的至少一种。
具体的，为了该基于大数据的智能灌溉系统可以稳定运行，本实施例中的数据收集模块以及天气预测模块均编译在控制客户端内。
需要说明的是，本实施例将大数据库以及作物种类数据库设置在大数据服务器内部，无需在控制客户端的内部再设置大数据库以及作物种类数据库，可有效降低控制客户端的编译难度以及架构复杂度。
具体的，为了实时检测定量给料机内部的余料，还在定量给料机的料斗中安装有物料传感器，该物料传感器与控制终端通信连接，可在定量给料机的料斗中的余料不足时通过控制客户端提示作业人员及时添加肥料，可避免因肥料不足影响该基于大数据的智能灌溉系统稳定运行。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种基于大数据的智能灌溉方法，采用上述任一项的基于大数据的智能灌溉系统进行智能灌溉，包括如下步骤：
步骤一：安装硬件：将水泵的进水口通过管道与水源相连通，将灌溉水管与水泵的出水口相连通，将灌溉水管远离水泵的一端安装在田间，将液位传感器安装在水源处，将湿度传感器安装在田间土壤中，将摄像头安装在田边，将定量给料机安装在田边，并将定量给料机的出料口通过出料管与灌溉水管相连通，并在出料管上安装有单向阀，且保证单向阀的导通方向朝向灌溉水管设置，将网关安装在田边；
步骤二：建立通信连接：将定量给料机以及水泵均利用无线通信模块与控制终端建立通信连接，将液位传感器、湿度传感器以及摄像头均通过网关与控制终端建立通信连接；
步骤三：参数设置：通过控制终端内的控制客户端进行设置水泵以及定量给料机的自动工作参数；
步骤四：开启智能运行：通过控制终端内的控制客户端开启智能运行，控制终端根据接收的水源液位数据、接收的土壤湿度数据、接收的作物种类数据、收集的当前七天内的天气预报数据、大数据库中的基本灌溉数据智能控制定量给料机以及水泵智能化工作。
采用上述技术方案的一种基于大数据的智能灌溉方法，包括四个步骤，步骤简单，科学合理，可有效提高智能灌溉的智能化程度，不仅可以节约人力以及水源，还能显著提高作物生产效益，尤为重要的是可以根据当前七天内的天气预报数据决定是否需要进行灌溉，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生。
综上：
该基于大数据的智能灌溉系统，由控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关构成，可以利用数据采集模块采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据，可以利用数据收集模块收集互联网上的基本灌溉数据，可以利用天气预测模块收集当前七天内的天气预报数据，使得该基于大数据的智能灌溉系统可以依托水源液位数据、土壤湿度数据、作物种类数据、基本灌溉数据以及当前七天内的天气预报数据智能控制智能灌溉设备智能工作，可有效节约水资源；另外，设置的网关用于数据采集模块以及智能灌溉设备与控制平台建立通信连接，可以有效降低架设通信线缆的成本，同时可以有效提高该基于大数据的智能灌溉系统的建设效率。
该基于大数据的智能灌溉方法，包括四个步骤，步骤简单，科学合理，可有效提高智能灌溉的智能化程度，不仅可以节约人力以及水源，还能显著提高作物生产效益，尤为重要的是可以根据当前七天内的天气预报数据决定是否需要进行灌溉，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生。
因此，该基于大数据的智能灌溉系统，能够针对不同的作物灌溉不同的水量，有利于作物的茁壮成长，在搭建过程中无需架设较多通信线缆以及通信设备，有效降低搭建成本以及有效提高搭建效率，同时还采用当前七天内的天气预报数据作为运行依据，可避免发生刚灌溉后就下雨的情况发生，真正做到有效节约水资源的目的。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：包括：控制平台、数据采集模块、数据收集模块、智能灌溉设备、大数据服务器、天气预测模块以及网关；
其中，所述控制平台用于控制所述数据采集模块、所述智能灌溉设备以及所述天气预测模块自动化工作，且所述控制平台用于显示所述数据采集模块、所述智能灌溉设备以及所述天气预测模块的工作状态，同时用于接收所述数据采集模块以及所述天气预测模块上传的数据并依据接收的数据控制所述智能灌溉设备自动启停进行灌溉；
其中，所述数据采集模块用于采集水源液位数据、土壤湿度数据以及作物种类数据；
其中，所述数据收集模块用于收集互联网上的基本灌溉数据；
其中，所述智能灌溉设备用于为作物进行灌溉；
其中，所述大数据服务器内部存储有大数据库，所述大数据库用于存储所述基本灌溉数据，且所述大数据库用于支撑所述控制平台智能化运行；
其中，所述天气预测模块用于收集当前七天内的天气预报数据，并将收的所述天气预报数据实时上传给所述控制平台；
其中，所述网关用于所述数据采集模块以及智能灌溉设备与所述控制平台建立通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述数据采集模块以及所述智能灌溉设备均通过所述网关与所述控制平台通信连接，所述大数据服务器通过无线网络与所述控制平台通信连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述控制平台包括控制终端以及控制客户端，所述控制终端包括PC终端以及移动终端，所述控制客户端分别安装在所述PC终端内以及所述移动终端内。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述数据采集模块包括液位传感器、湿度传感器以及摄像头，所述液位传感器用于实时检测水源液位的高度数据，所述湿度传感器实时检测土壤湿度数据，所述摄像头用于采集作物种类数据，所述液位传感器、所述湿度传感器以及所述摄像头均通过所述网关与所述控制终端通信连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述大数据服务器内部还存储有作物种类数据库，所述作物种类数据库用于存储作物种类数据，且所述作物种类数据库用于支撑所述控制平台智能化运行。
6.根据权利要求3所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述智能灌溉设备包括水泵以及灌溉水管，所述水泵的进水口通过管道与水源相连通，所述灌溉水管与所述水泵的出水口相连通。
7.根据权利要求6所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述智能灌溉设备还包括定量给料机，所述定量给料机和所述水泵均内置无线通信模块，所述定量给料机以及所述水泵均通过所述无线通信模块与所述控制终端通信连接，所述定量给料机用于定量供应肥料，且所述定量给料机的出料口通过出料管与所述灌溉水管相连通，所述出料管上安装有单向阀，所述单向阀的导通方向朝向所述灌溉水管设置。
8.根据权利要求7所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述无线通信模块无线网卡、Lora通信模块以及NB-iot通信模块中的至少一种。
9.根据权利要求3所述的一种基于大数据的智能灌溉系统，其特征在于：所述数据收集模块以及所述天气预测模块均编译在所述控制客户端内。
10.一种基于大数据的智能灌溉方法，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的基于大数据的智能灌溉系统进行智能灌溉，包括如下步骤：
步骤一：安装硬件：将水泵的进水口通过管道与水源相连通，将灌溉水管与水泵的出水口相连通，将灌溉水管远离水泵的一端安装在田间，将液位传感器安装在水源处，将湿度传感器安装在田间土壤中，将摄像头安装在田边，将定量给料机安装在田边，并将定量给料机的出料口通过出料管与灌溉水管相连通，并在出料管上安装有单向阀，且保证单向阀的导通方向朝向灌溉水管设置，将网关安装在田边；
步骤二：建立通信连接：将定量给料机以及水泵均利用无线通信模块与控制终端建立通信连接，将液位传感器、湿度传感器以及摄像头均通过网关与控制终端建立通信连接；
步骤三：参数设置：通过控制终端内的控制客户端进行设置水泵以及定量给料机的自动工作参数；
步骤四：开启智能运行：通过控制终端内的控制客户端开启智能运行，控制终端根据接收的水源液位数据、接收的土壤湿度数据、接收的作物种类数据、收集的当前七天内的天气预报数据、大数据库中的基本灌溉数据智能控制定量给料机以及水泵智能化工作。
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