CN115399230A - 农田灌溉方法及农田灌溉系统 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种农田灌溉方法及农田灌溉系统。在方法中，量测农田的水位高度，确定农田的作物的生长阶段，确定生长阶段所对应的需水量，比较需水量及水位高度以生成比较结果，根据比较结果生成闸门控制指令，并根据闸门控制指令控制闸门的作动，以对农田放水或对农田供水。藉此，可节省人力及水资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种农田管理技术，尤其是，涉及一种农田灌溉方法及农田灌溉系统。
背景技术
目前农田的水位追踪多仰赖人工。例如，掌水工以人力巡检并发现农田的水位不足时，可手动开启水闸门。而水位已满足灌溉需求时，掌水工使用沙包填堵水路，以通过人工调节水位。由此可知，现今水位追踪耗费大量人力，且偶有意外或危险，更不具实时性。
发明内容
本发明实施例是针对一种农田灌溉方法及农田灌溉系统，可提供智能灌溉功能，以满足农田供水的需求。
根据本发明的实施例，农田灌溉系统包括(但不仅限于)水位监测单元、控制单元及闸门监控单元。水位监测单元用以量测农田的水位高度。控制单元耦接水位监测单元，并用以提供作物生长阶段评估模块及需水量评估模块。作物生长阶段评估模块确定农田的作物的生长阶段。需水量评估模块确定生长阶段所对应的需水量。控制单元比较需水量及水位高度以生成比较结果，并根据比较结果生成闸门控制指令。闸门监控单元耦接控制单元，并用以根据闸门控制指令控制闸门的作动，以对农田放水或对农田供水。
根据本发明的实施例，农田灌溉方法包括(但不仅限于)下列步骤：量测农田的水位高度，确定农田的作物的生长阶段，确定生长阶段所对应的需水量，比较需水量及水位高度以生成比较结果，根据比较结果生成闸门控制指令，并根据闸门控制指令控制闸门的作动，以对农田放水或对农田供水。
基于上述，根据本发明实施例的农田灌溉方法及农田灌溉系统，推估作物的生长阶段，并计算当下农田所需水量，并据以控制水闸门启闭。藉此，可自动灌溉农田，并节省灌溉人力及用水。
附图说明
包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明一实施例的农田灌溉系统的方块图；
图2是根据本发明一实施例的农田灌溉方法的流程图。
附图标号说明
1:农田灌溉系统；
10:控制单元；
11:农田；
12:水闸门监控单元；
13:水位监测单元；
14:网络传输单元；
15:数据存储单元；
16:输入接口；
17:微型气象站监测单元；
18:作物生长阶段评估模块；
19:需水量评估模块；
S201～S208:步骤。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同附图标记在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
图1是根据本发明一实施例的农田灌溉系统1的方块图。请参照图1，农田灌溉系统1包括(但不仅限于)控制单元10、水闸门监控单元12、水位监测单元13、网络传输单元14、数据存储单元15、输入接口16及微型气象站监测单元17。农田灌溉系统1适用于各类型的农田11。须说明的是，本发明实施例不加以限制农田11所种植的作物的类型、数量及/或规模。
控制单元10可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、图形处理单元(Graphic Processing unit，GPU)，或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、可程序化控制器、现场可程序化逻辑门阵列(Field ProgrammableGate Array，FPGA)、特殊应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)、神经网络加速器或其他类似组件或上述组件的组合。
在一实施例中，控制单元10用以提供作物生长阶段评估模块18及需水量评估模块19。作物生长阶段评估模块18及需水量评估模块19是软件模块，且是经控制单元10加载软件模块以执行对应功能。
水闸门监控单元12耦接控制单元10。在一实施例中，水闸门监控单元12用以控制一个或更多个闸门的作动。这些闸门是用于管制农田11的水道的出入。例如，若供水闸门开启，则水流入农田11；若供水闸门关闭，则水停止流入农田11。若出水闸门开启，则水自农田11流出；若出水闸门关闭，则水停止自农田11流出。
水位监测单元13耦接控制单元10。在一实施例中，水位监测单元13用以量测农田11的水位高度。例如，通过影像辨识水位高度。
须说明的是，不同农田11可能分别设定有对应的水闸门监控单元12及水位监测单元13。
网络传输单元14耦接控制单元10、水闸门监控单元12及水位监测单元13及数据存储单元15。网络传输单元14可以是支持Wi-Fi、4G行动网络或其他通讯技术的通讯收发器。在一实施例中，网络传输单元14用以传递所连接单元的数据、指令或信息。
数据存储单元15耦接输入接口16及微型气象站监测单元17。数据存储单元15可以是任何型态的固定或可移动随机存取内存(Radom Access Memory，RAM)、只读存储器(ReadOnly Memory，ROM)、闪存(flash memory)、传统硬盘(Hard Disk Drive，HDD)、固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)、非挥发性(nonvolatile)内存或类似组件。在一实施例中，数据存储单元15用以存储程序代码、软件模块、组态配置、数据(例如，水位高度、生长阶段、需水量、比较结果、气象信息等)或档案，且其内容将待后文详述。
输入接口16是一种用户接口，并可通过各类型显示器呈现。在一实施例中，输入接口16用以供用户通过输入设备(例如，键盘、鼠标、触控屏幕、或存储媒体)输入信息(例如，农田11的作物的类型、施作日期及/或对应水闸门)。
微型气象站监测单元17包括(但不仅限于)温度、湿度、照度、气压或其他类型的传感器。这些传感器所取得的感测结果(例如，温度、湿度及照度)可作为当地的气象信息。微型气象站监测单元17可安装于农田11或其周围。
下文中，将搭配农田灌溉系统1中的各项组件、模块及装置说明本发明实施例所述的方法。本方法的各个流程可依照实施情形而调整，且并不仅限于此。
现有自动灌溉及监测系统仅能分别提供水位监测、水闸门控制等简易功能，但无法根据各农田作物生长阶段进行自动灌溉，因此恐仍有伤害作物或浪费水资源之虞。
有鉴于上述常规技术所衍生的各项缺点，本发明实施例结合数据分析、网络传输、微型气象站、水位、水闸门设备监控等技术，以提供具备数据分析、实时地、智慧化的水位追踪水闸门控制方法，进而满足现有需求并克服习用方法无法克服的难题。
图2是根据本发明一实施例的农田灌溉方法的流程图。请参照图2，分布于各农田11的水位监测单元13量测所属农田11的水位高度。数据存储单元15通过网络传输单元14定时接收建置于现地的微型气象站监测单元17的气象信息(例如，温度、湿度、照度及风速)、设于各农田11的水闸门监控单元12及水位监测单元13所感测的数据(例如，水闸门的开启程度、或其他水闸门状态、农田11的水位高度)(步骤S201)。控制单元10将输入接口16上用户所填写的受控农田11以及相关信息(例如，施作日期、作物类别、对应水闸门、水位计)提供给作物生长阶段评估模块18(步骤S202)，以确定农田11的作物的生长阶段。
作物生长阶段模块18可根据作物的类型、施作日期及气象信息评估生长阶段(步骤S203)。例如，作物生长阶段模块18可计算施作日期至执行当下所累积的气象变化(相关于温度、湿度及/或照度的变化量)且作为气象信息。作物生长阶段模块18比较气象变化与这类型的作物的一个或更多个阶段阈值。其中，不同类型的作物的生命周期中的多个阶段有不同的阶段阈值。作物生长阶段模块18可根据与阶段阈值的比较结果确定对应的生长阶段。例如，作物生长阶段模块18确定累积的气象变化满足哪一个最高生长阶段的阈值，即为这作物的当前生长阶段(例如，稻作、分糵盛期)。
作物生长阶段模块18将确定的生长阶段提供给需水量评估模型19。需水量评估模型19确定生长阶段所对应的需水量(步骤S204)。例如，需水量评估模型19根据不同作物的类型及不同生长阶段，可得出不同的水位上下限(下文称需水量的上限及下限)，并回馈给控制单元10。例如，稻作至分糵盛期水位上、下限为8公分及3公分。
控制单元10可比较需水量及水位高度以生成比较结果(例如，农田11中的水量是否低于需水量的(水位)下限(步骤S205)或高于需水量的上限(步骤S207))，并根据比较结果产闸门控制指令。若比较结果为水位高度低于需水量的(水位)下限，则控制单元10生成相关于供水的闸门控制指令，使供水闸门开启且水流入农田11(步骤S206，即对农田11进行供水)。另一方面，若比较结果为水位高度高于需水量的上限，则控制单元10生成相关于放水的闸门控制指令并通过网络传输单元14提供给水闸门监控单元12，使放水闸门开启且水自农田11流出(步骤S208，即对农田11进行放水)。也就是说，当发现农田11的水位高度不在需水量上下限时，则进行水闸门控制，完成放流或供水，达成自动灌溉目的。例如，农田11的水位为1公分且小于需水量的下限，则开启供水闸门。之后，每1分钟重复上述水位比较。而当水位到达需水量的上、下限，即8-3公分之间，则关闭供水闸门。藉此，控制每一纳管的农田11的水位合乎于这农田11中的作物于生长阶段所需的水量。
综上所述，本发明实施例的农田灌溉系统及农田灌溉方法包括以下特点：
本发明实施例由农田作物施作日期与现地天气信息，自动评估农田作物生长阶段。通过作物生长阶段计算其所需水量，回馈至供水控制。比较农田既有水量差异，在农田水量少于需水量时进行供水；在农田水量多余需水量时进行放流。藉此，节省灌溉用水及人力。
本发明实施例可解决管理大量农田于不同时间施作不同作物需进行自动灌溉的管理问题，只需定义农田作物、施作日期、水闸门后，系统即可自动进行灌溉，以解决管理大量农田紊乱问题，且节省管理大量农田人力时间。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种农田灌溉系统，包括：
水位监测单元，用以量测农田的水位高度；
控制单元，耦接所述水位监测单元，並用以提供作物生长阶段评估模组及需水量评估模组，其中所述作物生长阶段评估模组判断所述农田的作物的生长阶段，所述需水量评估模组判断所述生长阶段所对应的需水量，且所述控制单元比较所述需水量及所述水位高度以产生比较结果，并依据所述比较结果产生闸门控制指令；以及
闸门监控单元，耦接所述控制单元，并用以根据所述闸门控制指令控制闸门的作动，以对所述农田放水或对所述农田供水。
2.根据权利要求1所述的农田灌溉系统，其中所述作物生长阶段评估模块根据所述作物的类型、施作日期及气象信息，评估所述生长阶段。
3.根据权利要求2所述的农田灌溉系统，其中所述气象信息包括自所述施作日期至当下所累积的气象变化，所述气象变化相关于温度、湿度及照度中的至少一者的变化量，所述作物生长阶段评估模块比较所述气象变化与阶段阈值，并根据与阶段阈值的第二比较结果确定对应的所述生长阶段。
4.根据权利要求1所述的农田灌溉系统，其中
若所述比较结果为所述水位高度高于所述需水量的上限，则所述控制单元生成相关于放水的所述闸门控制指令。
5.根据权利要求1所述的农田灌溉系统，其中
若所述比较结果为所述水位高度低于所述需水量的下限，则所述控制单元生成相关于供水的所述闸门控制指令。
6.一种农田灌溉方法，包括：
量测农田的水位高度；
确定所述农田的作物的生长阶段；
确定所述生长阶段所对应的需水量；
比较所述需水量及所述水位高度以生成比较结果；
根据所述比较结果生成闸门控制指令；以及
根据所述闸门控制指令控制闸门的作动，以对所述农田放水或对所述农田供水。
7.根据权利要求6所述的农田灌溉方法，其中确定所述农田的所述作物的所述生长阶段的步骤包括：
根据所述作物的类型、施作日期及气象信息，评估所述生长阶段。
8.根据权利要求7所述的农田灌溉方法，其中所述气象信息包括自所述施作日期至当下所累积的气象变化，所述气象变化相关于温度、湿度及照度中的至少一者的变化量，且评估所述生长阶段的步骤包括：
比较所述气象变化与阶段阈值；以及
根据与阶段阈值的第二比较结果确定对应的所述生长阶段。
9.根据权利要求6所述的农田灌溉方法，其中根据所述闸门控制指令控制所述闸门的作动的步骤包括：
若所述比较结果为所述水位高度高于所述需水量的上限，则生成相关于放水的所述闸门控制指令。
10.根据权利要求6所述的农田灌溉方法，其中根据所述闸门控制指令控制所述闸门的作动的步骤包括：
若所述比较结果为所述水位高度低于所述需水量的下限，则生成相关于供水的所述闸门控制指令。
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