CN115443890A - 一种园林景观的智慧灌溉管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种园林景观的智慧灌溉管理系统，包括生长态势监测模块、环境监测模块、土壤监测模块以及水肥供应管路，所述生长态势监测模块、所述环境监测模块、所述土壤监测模块以及所述水肥供应管路均与本地管理主机电连接，所述本地管理主机分别与数据库服务器和移动终端通讯连接。通过在园林景观内布置多个监测终端，利用监测终端实时监测植物生长状态、生长环境变化，实现对植物生长环境精准调节，有利于促进景观植物生长。
Description
技术领域
本发明涉及园林景观灌溉技术领域，特别是涉及一种园林景观的智慧灌溉管理系统。
背景技术
近年来，虽然我国城市园林景观灌溉技术取得了一定发展成效，但是仍存在不少问题，如对节水灌溉自动控制缺乏有效认识；在城市园林景观建设中，由于相关人员缺乏对园林景观节水灌溉自动控制的有效认识，及各类景观用植物灌溉需水量不尽相同，造成节水灌溉自动控制难以实现。
在《景观灌溉》一书认为，面对不断增长的景观灌溉用水需求，保障绿化景观灌溉效果，提高水资源利用率，已成为城市实现可持续发展的重要一环；目前针对当前城市园林景观节水系统中存在的问题，提出以下策略，通过采集城市的遥感影像并确定地物类型，然后依据景观生态学原理，对城市各种园林景观开展科学规划，并且在这过程中充分融入节水灌溉历年，在一定程度上能够达到节水的效果，但是不能针对判断景观植物具体生长态势，具体控制灌溉种类以及时间节点，无法实现精细化灌溉。
发明内容
针对目前园林景观灌溉不能针对判断景观植物具体生长态势，具体控制灌溉种类以及时间节点，无法实现精细化灌溉的技术问题，本发买那个提出了一种园林景观的智慧灌溉管理系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明公开了一种园林景观的智慧灌溉管理系统，包括生长态势监测模块、环境监测模块、土壤监测模块以及水肥供应管路，所述生长态势监测模块、所述环境监测模块、所述土壤监测模块以及所述水肥供应管路均与本地管理主机电连接，所述本地管理主机分别与数据库服务器和移动终端通讯连接。
优选地，所述水肥供应管路包括水肥制备设备、第一供应管路和备用供应管路，所述第一供应管路和所述备用供应管路均与所述水肥制备设备相连通，所述第一供应管路通过支管与所述备用供应管路相连通，所述第一供应管路、所述备用供应管路和所述支管上均设置有电磁阀，所述水肥制备设备和所述电磁阀均与所述本地管理主机电连接。
优选地，所述水肥制备设备包括水肥机，所述水肥机包括制备筒，所述制备筒上部设置有储料罐，所述储料罐与所述制备筒相连通，所述储料罐底部设置有称重板，所述称重板内设置有称重传感器，所述制备筒内设置有超声波发生器和供液泵，所述制备筒上设置有进水口，所述进水口通过供水管与供水泵相连通，所述制备筒内设置有液位计，所述制备筒上设置有第一出水口和第二出水口，所述供液泵分别与所述第一出水口和第二出水口相连通，所述第一出水口与所述第一供应管路相连通，所述第二出水口与所述备用供应管路相连通；所述称重传感器、所述超声波发生器、所述供液泵以及所述供水泵均与现场配电箱中的控制器电连接，所述控制器与所述本地管理主机通讯连接。
优选地，所述储料罐的设置数量为至少两组，且所述储料罐通过下料通道与所述制备筒相连通，所述下料通道上设置有下料阀，所述下料阀与所述控制器电连接。
优选地，所述第一供应管路和所述备用供应管路上分别设置有压力传感器，所述第一供应管路和所述备用供应管路分别与增压泵相连通，所述压力传感器和所述增压泵均与所述本地管理主机电连接
优选地，所述生长态势监测模块包括CCD照相机和CCD处理器，所述CCD照相机和所述CCD处理器电连接，所述CCD处理器与所述本地管理主机通讯连接。
优选地，所述CCD处理器嵌入有图像识别单元、图像处理单元、特征提取单元、差异化比较单元以及生长趋势判断单元，所述图像识别单元，用于识别CCD照相机获取的景观植物茎干、枝叶图像数据，并将识别后的茎干、枝叶图像数据发送至图像处理单元；所述图像处理单元，用于将接收的茎干、枝叶图像数据处理成可读取的二进制特征数据；所述特征提取单元，用于提取二进制特征数据中具有特征点的二进制数据，并将提取的具有特征点的二进制数据进行标记；所述差异化比较单元，用于对标记的具有同一特征点的二进制数据进行差异化比较，确定特征点差异特征；所述生长趋势判断单元，用于根据特征点差异特征阈值，判断同一特征点生长趋势。
优选地，所述环境监测模块包括风速检测仪、雨量传感器、光照传感器、温湿度传感器、MCU和无线数传单元，所述风速检测仪、所述雨量传感器、所述光照传感器和所述温湿度传感器均与所述MCU电连接，所述MCU通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。
优选地，所述土壤监测模块包括微量元素检测传感器、土壤湿度传感器和控制器，所述微量元素检测传感器和所述土壤湿度传感器均与所述控制器电连接，所述控制器通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。
与现有技术相比，有益效果在于：
1、通过在园林景观内布置多个监测终端，利用监测终端实时监测植物生长状态、生长环境变化，实现对植物生长环境精准调节，有利于促进景观植物生长；
2、通过图像识别单元识别CCD照相机获取的景观植物茎干、枝叶图像数据，并将识别后的茎干、枝叶图像数据发送至图像处理单元，图像处理单元将接收的茎干、枝叶图像数据处理成可读取的二进制特征数据，特征提取单元提取二进制特征数据中具有特征点的二进制数据，并将提取的具有特征点的二进制数据进行标记，差异化比较单元，用于对标记的具有同一特征点的二进制数据进行差异化比较，确定特征点差异特征，生长趋势判断单元根据特征点差异特征阈值，判断同一特征点生长趋势，进而完成园林景观植物的生长态势，根据植物具体的生长态势选择调控灌溉模式，进而实现控制灌溉种类以及时间节点的精细化灌溉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明整体原理框图。
图2是本发明中生长态势监测模块的原理框图。
图3是本发明中环境监测模块的原理框图。
具体实施方式
以下结合附图1-3，对本发明的技术方案作进一步阐释：
如图1-图3所示，本发明公开了一种园林景观的智慧灌溉管理系统，包括生长态势监测模块、环境监测模块、土壤监测模块以及水肥供应管路，所述生长态势监测模块、所述环境监测模块、所述土壤监测模块以及所述水肥供应管路均与本地管理主机电连接，所述本地管理主机分别与数据库服务器和移动终端通讯连接。也就是说，通过在园林景观内布置多个监测终端，利用监测终端实时监测植物生长状态、生长环境变化，实现对植物生长环境精准调节，有利于促进景观植物生长；通过本地管理主机接收各个监测模块反馈的监测信息同时转发至数据库服务器存储以及移动终端，以便于管理人员实时了解园林景观植物生长态势及生长环境参数。
具体地，所述水肥供应管路包括水肥制备设备、第一供应管路和备用供应管路，所述第一供应管路和所述备用供应管路均与所述水肥制备设备相连通，所述第一供应管路通过支管与所述备用供应管路相连通，所述第一供应管路、所述备用供应管路和所述支管上均设置有电磁阀，所述水肥制备设备和所述电磁阀均与所述本地管理主机电连接。也就是说，利用第一供应管路和备用供应管路形成两套灌溉模式，第一供应管路可通过进行灌溉水肥，备用供应管路可滴灌水，进而形成两套灌溉模式。
具体地，所述水肥制备设备包括水肥机，所述水肥机包括制备筒，所述制备筒上部设置有储料罐，所述储料罐与所述制备筒相连通，所述储料罐的设置数量为至少两组，且所述储料罐通过下料通道与所述制备筒相连通，所述下料通道上设置有下料阀，所述下料阀与所述控制器电连接。也就是说，在制备筒上部布置有至少两组储料罐，每个储料罐内存储有不同微量元素的肥料，以便于根据土壤监测模块反馈的土壤微量元素参数及时进行补给灌溉。
具体地，所述土壤监测模块包括微量元素检测传感器、土壤湿度传感器和控制器，所述微量元素检测传感器和所述土壤湿度传感器均与所述控制器电连接，所述控制器通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。也就是说，利用微量元素检测传感器和土壤湿度传感器实时检测土壤中微量元素含量以及湿度参数确定土壤状态，以便于后续确定水肥灌溉模式或滴灌水模式。
具体地，所述环境监测模块包括风速检测仪、雨量传感器、光照传感器、温湿度传感器、MCU和无线数传单元，所述风速检测仪、所述雨量传感器、所述光照传感器和所述温湿度传感器均与所述MCU电连接，所述MCU通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。也就是说，通过布置的风速检测仪、雨量传感器、光照传感器以及温湿度传感器实时监测景观植物周围环境参数，结合生长环境参数综合分析判断植物生长影响因素，以便于后续调控生长环境。
具体地，所述储料罐底部设置有称重板，所述称重板内设置有称重传感器，所述制备筒内设置有超声波发生器和供液泵，所述制备筒上设置有进水口，所述进水口通过供水管与供水泵相连通，所述制备筒内设置有液位计，所述制备筒上设置有第一出水口和第二出水口，所述供液泵分别与所述第一出水口和第二出水口相连通，所述第一出水口与所述第一供应管路相连通，所述第二出水口与所述备用供应管路相连通；所述称重传感器、所述超声波发生器、所述供液泵以及所述供水泵均与现场配电箱中的控制器电连接，所述控制器与所述本地管理主机通讯连接。也就是说，在制备筒内配置液位计，利用液位计实时监测制备筒内液位变化，当制备筒内液位较低时，通过控制供水泵启动向制备筒内注入水，同时当制备水肥时，根据土壤监测模块反馈的土壤微量元素含量参数控制对应储料罐下料，并且通过称重传感器实时监测下料变化量，实现精准制备水肥，进水灌溉水肥模式；当土壤微量元素含量正常，仅需注入水即可，即进入滴灌水模式。
可选地，所述第一供应管路和所述备用供应管路上分别设置有压力传感器，所述第一供应管路和所述备用供应管路分别与增压泵相连通，所述压力传感器和所述增压泵均与所述本地管理主机电连接。也就是说，分别在第一供应管路和备用供应管路上配置有压力传感器，利用压力传感器实时监测各管路水压状态，当水压较低时，通过控制增压泵启动对管路进行加压处理，保证距离最远出植物正常灌溉需求。
具体地，所述生长态势监测模块包括CCD照相机和CCD处理器，所述CCD照相机和所述CCD处理器电连接，所述CCD处理器与所述本地管理主机通讯连接；所述CCD处理器嵌入有图像识别单元、图像处理单元、特征提取单元、差异化比较单元以及生长趋势判断单元，所述图像识别单元，用于识别CCD照相机获取的景观植物茎干、枝叶图像数据，并将识别后的茎干、枝叶图像数据发送至图像处理单元；所述图像处理单元，用于将接收的茎干、枝叶图像数据处理成可读取的二进制特征数据；所述特征提取单元，用于提取二进制特征数据中具有特征点的二进制数据，并将提取的具有特征点的二进制数据进行标记；所述差异化比较单元，用于对标记的具有同一特征点的二进制数据进行差异化比较，确定特征点差异特征；所述生长趋势判断单元，用于根据特征点差异特征阈值，判断同一特征点生长趋势。也就是说，通过图像识别单元识别CCD照相机获取的景观植物茎干、枝叶图像数据，并将识别后的茎干、枝叶图像数据发送至图像处理单元，图像处理单元将接收的茎干、枝叶图像数据处理成可读取的二进制特征数据，特征提取单元提取二进制特征数据中具有特征点的二进制数据，并将提取的具有特征点的二进制数据进行标记，差异化比较单元，用于对标记的具有同一特征点的二进制数据进行差异化比较，确定特征点差异特征，生长趋势判断单元根据特征点差异特征阈值，判断同一特征点生长趋势，生长趋势包括正常生长、滞缓生长以及衰败，处理器将同一特征点生长趋势发送至本地管理主机，本地管理主机根据生长趋势以及结合生长环境参数和土壤湿度参数确定灌溉模式，当出现滞缓生长以及衰败生长时或土壤微量元素缺失时，本地管理主机调控为水肥灌溉模式，并且当生长环境参数中光照参数较低时，选择控制储料罐中含有磷肥下料，进入到水肥灌溉模式；当正常生长且生长环境参数正常，土壤湿度较低时，本地管理主机调控为滴灌水模式，进而完成精准化灌溉，满足植物不同生长阶段的灌溉需求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，包括生长态势监测模块、环境监测模块、土壤监测模块以及水肥供应管路，所述生长态势监测模块、所述环境监测模块、所述土壤监测模块以及所述水肥供应管路均与本地管理主机电连接，所述本地管理主机分别与数据库服务器和移动终端通讯连接。
2.如权利要求1所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述水肥供应管路包括水肥制备设备、第一供应管路和备用供应管路，所述第一供应管路和所述备用供应管路均与所述水肥制备设备相连通，所述第一供应管路通过支管与所述备用供应管路相连通，所述第一供应管路、所述备用供应管路和所述支管上均设置有电磁阀，所述水肥制备设备和所述电磁阀均与所述本地管理主机电连接。
3.如权利要求2所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述水肥制备设备包括水肥机，所述水肥机包括制备筒，所述制备筒上部设置有储料罐，所述储料罐与所述制备筒相连通，所述储料罐底部设置有称重板，所述称重板内设置有称重传感器，所述制备筒内设置有超声波发生器和供液泵，所述制备筒上设置有进水口，所述进水口通过供水管与供水泵相连通，所述制备筒内设置有液位计，所述制备筒上设置有第一出水口和第二出水口，所述供液泵分别与所述第一出水口和第二出水口相连通，所述第一出水口与所述第一供应管路相连通，所述第二出水口与所述备用供应管路相连通；所述称重传感器、所述超声波发生器、所述供液泵以及所述供水泵均与现场配电箱中的控制器电连接，所述控制器与所述本地管理主机通讯连接。
4.如权利要求3所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述储料罐的设置数量为至少两组，且所述储料罐通过下料通道与所述制备筒相连通，所述下料通道上设置有下料阀，所述下料阀与所述控制器电连接。
5.如权利要求2或3所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述第一供应管路和所述备用供应管路上分别设置有压力传感器，所述第一供应管路和所述备用供应管路分别与增压泵相连通，所述压力传感器和所述增压泵均与所述本地管理主机电连接。
6.如权利要求1所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述生长态势监测模块包括CCD照相机和CCD处理器，所述CCD照相机和所述CCD处理器电连接，所述CCD处理器与所述本地管理主机通讯连接。
7.如权利要求6所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述CCD处理器嵌入有图像识别单元、图像处理单元、特征提取单元、差异化比较单元以及生长趋势判断单元，所述图像识别单元，用于识别CCD照相机获取的景观植物茎干、枝叶图像数据，并将识别后的茎干、枝叶图像数据发送至图像处理单元；所述图像处理单元，用于将接收的茎干、枝叶图像数据处理成可读取的二进制特征数据；所述特征提取单元，用于提取二进制特征数据中具有特征点的二进制数据，并将提取的具有特征点的二进制数据进行标记；所述差异化比较单元，用于对标记的具有同一特征点的二进制数据进行差异化比较，确定特征点差异特征；所述生长趋势判断单元，用于根据特征点差异特征阈值，判断同一特征点生长趋势。
8.如权利要求1所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述环境监测模块包括风速检测仪、雨量传感器、光照传感器、温湿度传感器、MCU和无线数传单元，所述风速检测仪、所述雨量传感器、所述光照传感器和所述温湿度传感器均与所述MCU电连接，所述MCU通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。
9.如权利要求1所述的园林景观的智慧灌溉管理系统，其特征在于，所述土壤监测模块包括微量元素检测传感器、土壤湿度传感器和控制器，所述微量元素检测传感器和所述土壤湿度传感器均与所述控制器电连接，所述控制器通过无线数传单元与所述本地管理主机通讯连接。
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