CN116349590A - 一种基于物联网的规模化农田灌溉系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农田灌溉系统技术领域，提供了一种基于物联网的规模化农田灌溉系统和方法，包括移动组件，所述移动组件的顶部安装有调节组件，所述调节组件的顶部安装有中转箱，该装置解决了不同位置的土壤湿度各不相同影响灌溉效果的问题，若部分土壤湿度大，现有灌溉系统无法改善，此时植物会因水较多而造成无法呼吸死亡的情况，若开启灌溉则会波及土壤湿度大的位置，本发明，达到了多组喷洒组件独立运行，可对灌溉系统的四周喷洒自适应灌溉水的效果，避免各个土壤位置湿度各不相同影响灌溉效果，通过设置吹气组件，吹气组件将空气吹至农田土壤表面加强通风换气，使得土壤湿度降低，避免出现植物因水较多而造成无法呼吸死亡的情况。

Description

一种基于物联网的规模化农田灌溉系统和方法

技术领域

本发明涉及农田灌溉系统技术领域，更具体地说，它涉及一种基于物联网的规模化农田灌溉系统和方法。

背景技术

农业灌溉，主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业。农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌，在对农田规模化灌溉时，现有的灌溉系统通过管道输送灌溉水至工作地点，并通过喷头形成水柱或水雾喷洒至农田和农作物上，然而现有灌溉系统覆盖规模较大，但不同位置的土壤湿度各不相同，若是湿度小可以通过灌溉改善，若因下雨或是恶劣天气影响，部分土壤湿度大，现有灌溉系统只是停止灌溉，土壤的湿度仍然较大，此时植物会因水较多而造成无法呼吸死亡的情况，若开启灌溉缓解土壤湿度小的位置，则会波及土壤湿度大的位置。

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物联网的规模化农田灌溉系统和方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，包括移动组件，所述移动组件的顶部安装有调节组件，所述调节组件的顶部安装有中转箱，所述中转箱的内腔分为上腔和下腔，所述调节组件的两端均铰接安装有吹气组件，所述吹气组件与中转箱的下腔相连通，所述中转箱的四周均安装有变向组件，多个所述变向组件的上方分别安装有喷洒组件，所述喷洒组件与中转箱的上腔相连通。

本发明进一步设置为：所述移动组件包括升降小车，所述升降小车的顶部安装有支撑台，所述支撑台的两侧均安装有放置架，所述放置架的内部均匀设置有土壤温湿度传感器，所述支撑台的内部安装有两个控制器，所述调节组件的顶部安装有环境温湿度传感器。

本发明进一步设置为：所述调节组件包括支撑柱，所述支撑柱的底端安装于中转箱的内部，所述支撑柱的顶部通过轴承连接有放置台，所述支撑柱的外侧壁开设有放置槽，所述放置槽的内部穿设安装有双向气缸，所述双向气缸两侧的输出端均连接有固定座，所述固定座的顶部和固定座的底面一个端角位置铰接有推杆。

本发明进一步设置为：多个所述变向组件均包括轴承座，所述轴承座安装于放置台的顶部，所述轴承座的一侧安装有电动辊，所述电动辊与控制器通过导线电连接，所述电动辊的外侧壁安装有卡箍，所述卡箍的上方安装有喷洒组件，所述喷洒组件包括排水管，所述排水管安装于卡箍的顶部，且所述排水管与上腔连通，所述排水管的顶部安装有第一喷头。

本发明进一步设置为：两组所述吹气组件均包括安装座，所述安装座铰接于对应固定座的内部，所述安装座的顶部安装有储存管，所述储存管与下腔之间连通有软管，所述储存管的外侧壁开设有三组第二喷头，所述支撑台的两侧且与吹气组件相对应位置开设有通槽，所述通槽的内部安装有横杆，所述横杆的高度高于安装座顶端水平高度。

本发明进一步设置为：所述中转箱的顶部安装有中转组件一，所述中转组件一包括第一隔板，所述第一隔板安装于中转箱的内部，所述第一隔板为中转箱内上腔和下腔分隔件，所述中转箱的顶部连通有第一进气管和第一进水管，所述第一进气管与下腔相连通，所述第一进水管与上腔相连通，所述中转箱的外侧壁等距开设有四个第一凹槽，四个所述第一凹槽与多个变向组件相对应。

本发明进一步设置为：所述中转箱的顶部安装有中转组件二，所述中转组件二包括第二隔板，所述第二隔板安装于中转箱的内部，所述中转箱的内壁安装有挡块，所述挡块位于第二隔板的上方，所述第二隔板为中转箱内上腔和下腔分隔件，所述中转箱的顶部连通有第二进气管和第二进水管，所述第二进气管与下腔相连通，且所述第二进气管的底部安装有挡环，所述软管与中转箱的连通处位于第二隔板与挡环之间，所述第二进水管与上腔相连通，所述中转箱的外侧壁等距开设有四个第二凹槽，四个所述第二凹槽与多个变向组件相对应，所述第二隔板的底部安装有弹簧。

本发明进一步设置为：所述储存管的顶端轴心沿水平方向延伸为延长线A，所述储存管的一侧最大喷射范围与延长线A之间角度为夹角α，所述夹角α的数值范围为0°至100°，所述中转箱的轴心沿水平方向延伸为延长线B，所述中转箱的轴心沿竖直方向延伸为延长线C，所述延长线B和延长线C之间的夹角为夹角β，所述夹角β的数值为90°。

本发明进一步设置为：所述控制器包括检测模块、处理器、信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块，所述检测模块通过导线与处理器信号连接，所述处理器通过导线分别与信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块信号连接。

一种基于物联网的规模化农田灌溉方法，使用上述所述的基于物联网的规模化农田灌溉系统，包括以下步骤：

S1、灌溉准备；

S11、工作人员通过控制器内的移动组件控制模块控制升降小车运行，本灌溉系统移动至待灌溉地点停止，之后工作人员将多个土壤温湿度传感器分别从放置架上取下，并将其插设至远离系统的土壤内，多个土壤温湿度传感器实时监测系统灌溉范围内的各个位置土壤的温湿度情况，检测结果传输至处理器进行数据处理；

S12、处理器将数据处理完成后向信号发射器传输信号，信号发射器控制各个控制模块相互配合运行，工作人员将外接供水设备和外接供气设备分别与中转箱内部的上腔和下腔连通，灌溉水流至上腔内，气体输送到下腔内，且灌溉水和气体分别在上腔和下腔内堆积并产生一定的压力，当压力达到一定量时，处理器向信号发射器传输信号，致使外接供水设备和外接供气设备停止运行，至此，准备工作完成；

S2、自动化灌溉；

S21、当一处土壤湿度较小时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至喷洒组件控制模块，喷洒组件控制模块控制对应位置方向的第一喷头以及外接供水设备打开；

S22、对应方向的第一喷头将灌溉水通过排水管从上腔内排出，在此第一喷头的喷射范围内，通过对应土壤温湿度传感器实时检测该位置土壤湿度变化情况；

S23、若湿度值发生变化，则土壤湿度改善，土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件停止运行；

S24、若湿度未发生变化，则说明在此第一喷头的喷射范围内未准确完成喷射，此数据传输至处理器，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至变向组件控制模块，变向组件控制模块控制对应的电动辊运行；

S25、对应电动辊带动卡箍、排水管以及第一喷头摆动，第一喷头喷射过程中幅度发生变化，第一喷头的喷射范围发生改变，当土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件停止运行；

S26、若需要大范围灌溉，工作人员给出灌溉信号，处理器将信号传输至信号发射器，信号发射器将信号发送至调节组件控制模块，调节组件控制模块控制双向气缸往复运动，排水管和第一喷头在摆动的同时，双向气缸的两侧输出端分别带动对应的固定座位移，固定座带动推杆位移，推杆推动放置台在支撑柱的顶部往复转动，放置台带动中转组件一、喷洒组件和变向组件往复位移，致使每组喷洒组件在对应的转动范围内位移，控制器则根据农田植物的高度自适应控制升降小车升降，从而对农田全方位大范围灌溉；

S3、调节土壤湿度，当一处土壤湿度过大时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至吹气组件控制模块，吹气组件控制模块控制对应位置方向的吹气组件以及外接供气设备打开；

S4、对应方向的吹气组件将气体从下腔内排出，空气吹至农田土壤表面加强通风换气，在此过程中，双向气缸往复运动，双向气缸带动储存管位移，当双向气缸的活塞杆完全伸出时，固定座伸入通槽的内部，而受横杆的遮挡，致使储存管摆动角度，从而调节储存管的吹气范围，通过对应土壤温湿度传感器实时检测该位置土壤湿度变化情况，当土壤湿度恢复至预设值时，吹气组件控制模块控制吹气组件停止运行。

本发明的优点是，

通过设置多组喷洒组件和调节组件，多组喷洒组件可对灌溉系统的四周喷洒灌溉水，并且各组喷洒组件分别通过控制器以及对应传感器控制独立运行，避免各个土壤位置湿度各不相同影响灌溉效果，当调节组件带动多组喷洒组件位移时，每组喷洒组件在夹角D的覆盖范围内喷洒，致使四组喷洒组件对灌溉系统的四周喷洒灌溉水的过程中能够实时改变喷洒位置，不仅对农田分区灌溉，互不影响，而且避免了出现喷洒不均匀的情况；

通过设置变向组件，由于农田中种植的农作物在不同时间段生长高度不同，因此为了保证对不同时间段的农作物灌溉喷洒均匀性，变向组件中的电动辊带动喷洒组件摆动，致使喷洒组件可在同一方向上改变喷洒距离和范围，从而对农田土壤和植物大范围灌溉；

通过设置吹气组件，软管将气体从下腔内排入储存管内，储存管和第二喷头配合将空气吹至农田土壤表面加强通风换气，使得土壤湿度降低，避免出现植物因水较多而造成无法呼吸死亡的情况，在此过程中，双向气缸带动储存管位移，当双向气缸的活塞杆完全伸出时，固定座伸入通槽的内部，而受横杆的遮挡，致使储存管摆动角度，从而调节储存管的吹气范围；

通过设置第二隔板，当土壤不需要通风换气除湿时，外接供气设备停止运行，下腔内的空气排出，下腔压力减小，上腔水压推动第二隔板下移至软管和中转箱的连通处下方，致使软管与上腔连通，上腔内的灌溉水即可通过吹气组件喷洒，从而增加土壤灌溉的范围，避免出现灌溉系统周围无法灌溉的情况。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的前视结构示意图；

图3为本发明的移动组件、喷洒组件和变向组件连接结构示意图；

图4是图3按照A-A方向剖切的剖视图；

图5是图3按照B-B方向剖切的剖视图；

图6为本发明的中转组件一在一种实施方式下的结构示意图；

图7为本发明的喷洒组件和变向组件连接结构示意图；

图8为本发明中吹气组件吹气范围示意图；

图9为本发明中喷洒组件位移范围示意图；

图10为本发明的系统模块示意图；

图11为本发明的中转组件二在一种实施方式下的结构示意图；

图中：1、移动组件；11、升降小车；12、支撑台；13、放置架；14、土壤温湿度传感器；15、控制器；16、环境温湿度传感器；2、中转组件一；21、第一隔板；22、第一进气管；23、第一进水管；24、第一凹槽；3、喷洒组件；31、排水管；32、第一喷头；4、变向组件；41、轴承座；42、电动辊；43、卡箍；5、调节组件；51、支撑柱；52、双向气缸；53、推杆；54、固定座；55、放置台；6、吹气组件；61、储存管；62、软管；63、第二喷头；64、通槽；65、横杆；66、安装座；7、中转箱；8、中转组件二；81、第二隔板；82、挡块；83、弹簧；84、第二进气管；85、挡环；86、第二进水管；87、第二凹槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

实施例一

请参阅图1-10，本发明提供以下技术方案：

一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，包括移动组件1，移动组件1的顶部安装有调节组件5，调节组件5的顶部安装有中转箱7，中转箱7的内腔分为上腔和下腔，调节组件5的两端均铰接安装有吹气组件6，吹气组件6与中转箱7的下腔相连通，中转箱7的四周均安装有变向组件4，多个变向组件4的上方分别安装有喷洒组件3，喷洒组件3与中转箱7的上腔相连通，移动组件1用于带动各个组件同步位移，致使灌溉系统移至工作地点，喷洒组件3用于对农田多方位灌溉，变向组件4用于控制对应的喷洒组件3改变喷射角度，调节组件5用于调节喷洒组件3和变向组件4在水平方向上的喷射范围，吹气组件6用于向农田表面吹气，进一步加强通风换气，从而达到除湿的效果。

移动组件1包括升降小车11，升降小车11的顶部安装有支撑台12，支撑台12的两侧均安装有放置架13，放置架13的内部均匀设置有土壤温湿度传感器14，支撑台12的内部安装有两个控制器15，调节组件5的顶部安装有环境温湿度传感器16，控制器15与土壤温湿度传感器14以及环境温湿度传感器16通过导线信号连接，多个土壤温湿度传感器14用于对灌溉系统范围内的各个位置检测土壤温湿度，当土壤温湿度传感器14闲置时，放置架13用于对多个土壤温湿度传感器14暂存，控制器15用于控制灌溉系统的整体运行。

调节组件5包括支撑柱51，支撑柱51的底端安装于中转箱7的内部，支撑柱51的顶部通过轴承连接有放置台55，支撑柱51的外侧壁开设有放置槽，放置槽的内部穿设安装有双向气缸52，双向气缸52两侧的输出端均连接有固定座54，固定座54的顶部和固定座54的底面一个端角位置铰接有推杆53，放置台55用于对喷洒组件3、变向组件4以及中转箱7进行承载，双向气缸52用于推动固定座54和推杆53位移，推杆53位移时带动放置台55的端角位移，致使放置台55带动喷洒组件3、变向组件4以及中转箱7同步转动，从而增加喷洒组件3的喷射范围。

多个变向组件4均包括轴承座41，轴承座41安装于放置台55的顶部，轴承座41的一侧安装有电动辊42，电动辊42与控制器15通过导线电连接，电动辊42的外侧壁安装有卡箍43，卡箍43的上方安装有喷洒组件3，喷洒组件3包括排水管31，排水管31安装于卡箍43的顶部，且排水管31与上腔连通，排水管31的顶部安装有第一喷头32，卡箍43用于将喷洒组件3与电动辊42连接，电动辊42用于带动喷洒组件3摆动，致使喷洒组件3可在同一方向上改变喷洒范围，排水管31与中转箱7连通，中转箱7内的灌溉水即可通过排水管31和对应第一喷头32喷出，从而对农田土壤和植物大范围灌溉。

两组吹气组件6均包括安装座66，安装座66铰接于对应固定座54的内部，安装座66的顶部安装有储存管61，储存管61与下腔之间连通有软管62，储存管61的外侧壁开设有三组第二喷头63，支撑台12的两侧且与吹气组件6相对应位置开设有通槽64，通槽64的内部安装有横杆65，横杆65的高度高于安装座66顶端水平高度，软管62将气体从下腔内排入储存管61内，储存管61和第二喷头63配合将空气吹至农田土壤表面加强通风换气，在此过程中，双向气缸52往复运动，双向气缸52带动储存管61位移，当双向气缸52的活塞杆完全伸出时，固定座54伸入通槽64的内部，而受横杆65的遮挡，致使储存管61摆动角度，从而调节储存管61的吹气范围。

中转箱7的顶部安装有中转组件一2，中转组件一2包括第一隔板21，第一隔板21安装于中转箱7的内部，第一隔板21为中转箱7内上腔和下腔分隔件，中转箱7的顶部连通有第一进气管22和第一进水管23，第一进气管22与下腔相连通，第一进水管23与上腔相连通，中转箱7的外侧壁等距开设有四个第一凹槽24，四个第一凹槽24与多个变向组件4相对应，第一进气管22与外接供水设备连通，外接供水设备将灌溉水排入上腔内，第一进气管22与外接供气设备连通，空气通过外接供气设备和第一进气管22配合排入下腔内，灌溉水和空气在中转箱7内堆积，第一凹槽24用于对各组喷洒组件3放置定位，当灌溉系统闲置时，喷洒组件3保持竖直状态。

根据图8-9所示，储存管61的顶端轴心沿水平方向延伸为延长线A，储存管61的一侧最大喷射范围与延长线A之间角度为夹角α，夹角α的数值范围为0°至100°，中转箱7的轴心沿水平方向延伸为延长线B，中转箱7的轴心沿竖直方向延伸为延长线C，延长线B和延长线C之间的夹角为夹角β，夹角β的数值为90°，两组吹气组件6分别设置在中转箱7的两侧，而每组吹气组件中，第二喷头63设置三组，此三组第二喷头63间隔设置，且分别设置在储存管61的外侧壁，一组第二喷头63设置于储存管61远离中转箱7的位置，另两组第二喷头63分别设置在与此组第二喷头63的两侧间距90°的位置，设置一组吹气组件6可对灌溉系统一侧两个夹角α的覆盖范围吹气，两组吹气组件6配合可对灌溉系统的两侧大范围吹气，从而达到通风换气除湿的效果；

当调节组件5停止运行时，四组喷洒组件3可对灌溉系统的四周喷洒灌溉水，并且各组喷洒组件3独立运行，避免各个土壤位置湿度各不相同影响灌溉效果，当调节组件5带动四组喷洒组件3位移时，每组喷洒组件3在夹角β的覆盖范围内喷洒，致使四组喷洒组件3对灌溉系统的四周喷洒灌溉水的过程中能够实时改变喷洒位置，避免出现喷洒不均匀的情况。

根据图10所示，控制器15包括检测模块、处理器、信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块，检测模块通过导线与处理器信号连接，处理器通过导线分别与信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块信号连接，检测模块可接收各个传感器的检测数据，并通过处理器统一处理，处理器可以将控制信号分别传输至各个组件的控制模块上，致使各个组件能够根据工作地点的土壤情况相互配合运行，从而达到规模化的灌溉效果。

具体地，工作人员通过控制器15内的移动组件控制模块控制升降小车11运行，本灌溉系统移动至待灌溉地点停止，之后工作人员将多个土壤温湿度传感器14分别从放置架13上取下，并将其插设至远离系统的土壤内，多个土壤温湿度传感器14实时监测系统灌溉范围内的各个位置土壤的温湿度情况，检测结果传输至处理器进行数据处理；

处理器将数据处理完成后向信号发射器传输信号，信号发射器控制各个控制模块相互配合运行，工作人员将外接供水设备和外接供气设备分别与中转箱7内部的上腔和下腔连通，灌溉水流至上腔内，气体输送到下腔内，且灌溉水和气体分别在上腔和下腔内堆积并产生一定的压力，当压力达到一定量时，处理器向信号发射器传输信号，致使外接供水设备和外接供气设备停止运行，至此，准备工作完成；

当一处土壤湿度较小时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至喷洒组件控制模块，喷洒组件控制模块控制对应位置方向的第一喷头32以及外接供水设备打开；

对应方向的第一喷头32将灌溉水通过排水管31从上腔内排出，在此第一喷头32的喷射范围内，通过对应土壤温湿度传感器14实时检测该位置土壤湿度变化情况；

若湿度值发生变化，则土壤湿度改善，土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件3停止运行；

若湿度未发生变化，则说明在此第一喷头32的喷射范围内未准确完成喷射，此数据传输至处理器，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至变向组件控制模块，变向组件控制模块控制对应的电动辊42运行；

对应电动辊42带动卡箍43、排水管31以及第一喷头32摆动，第一喷头32喷射过程中幅度发生变化，第一喷头32的喷射范围发生改变，当土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件3停止运行；

若需要大范围灌溉，工作人员给出灌溉信号，处理器将信号传输至信号发射器，信号发射器将信号发送至调节组件控制模块，调节组件控制模块控制双向气缸52往复运动，排水管31和第一喷头32在摆动的同时，双向气缸52的两侧输出端分别带动对应的固定座54位移，固定座54带动推杆53位移，推杆53推动放置台55在支撑柱51的顶部往复转动，放置台55带动中转组件一2、喷洒组件3和变向组件4往复位移，致使每组喷洒组件3在对应的转动范围内位移，控制器15则根据农田植物的高度自适应控制升降小车11升降，从而对农田全方位大范围灌溉；

当一处土壤湿度过大时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至吹气组件控制模块，吹气组件控制模块控制对应位置方向的吹气组件6以及外接供气设备打开；

对应方向的吹气组件6将气体从下腔内排出，空气吹至农田土壤表面加强通风换气，在此过程中，双向气缸52往复运动，双向气缸52带动储存管61位移，当双向气缸52的活塞杆完全伸出时，固定座54伸入通槽64的内部，而受横杆65的遮挡，致使储存管61摆动角度，从而调节储存管61的吹气范围，通过对应土壤温湿度传感器14实时检测该位置土壤湿度变化情况，当土壤湿度恢复至预设值时，吹气组件控制模块控制吹气组件停止运行。

实施例二

请参阅图11，本实施例二在实施例一的基础上作如下改进，

中转箱7的顶部安装有中转组件二8，中转组件二8包括第二隔板81，第二隔板81安装于中转箱7的内部，中转箱7的内壁安装有挡块82，挡块82位于第二隔板81的上方，第二隔板81为中转箱7内上腔和下腔分隔件，中转箱7的顶部连通有第二进气管84和第二进水管86，第二进气管84与下腔相连通，且第二进气管84的底部安装有挡环85，软管62与中转箱7的连通处位于第二隔板81与挡环85之间，第二进水管86与上腔相连通，中转箱7的外侧壁等距开设有四个第二凹槽87，四个第二凹槽87与多个变向组件4相对应，第二隔板81的底部安装有弹簧83。

具体地，工作人员将外接供水设备和外接供气设备分别与中转箱7内部的上腔和下腔连通，灌溉水流至上腔内，气体输送到下腔内，且灌溉水和气体分别在上腔和下腔内堆积并产生一定的压力，并且两个压力相互挤压，当压力达到一定量时，处理器向信号发射器传输信号，致使喷洒组件3和吹气组件6配合进行农田灌溉和通风换气除湿；

当土壤不需要通风换气除湿时，外接供气设备停止运行，下腔内的空气排出，下腔压力减小，上腔水压推动第二隔板81下移，第二隔板81与挡环85接触，此时第二隔板81移动至软管62和中转箱7的连通处下方，致使软管62与上腔连通，上腔内的灌溉水即可通过吹气组件6喷洒，从而增加土壤灌溉的范围，避免出现灌溉系统周围无法灌溉的情况。

实施例三

一种基于物联网的规模化农田灌溉方法，使用上述的基于物联网的规模化农田灌溉系统，包括以下步骤：

S1、灌溉准备；

S11、工作人员通过控制器15内的移动组件控制模块控制升降小车11运行，本灌溉系统移动至待灌溉地点停止，之后工作人员将多个土壤温湿度传感器14分别从放置架13上取下，并将其插设至远离系统的土壤内，多个土壤温湿度传感器14实时监测系统灌溉范围内的各个位置土壤的温湿度情况，检测结果传输至处理器进行数据处理；

S12、处理器将数据处理完成后向信号发射器传输信号，信号发射器控制各个控制模块相互配合运行，工作人员将外接供水设备和外接供气设备分别与中转箱7内部的上腔和下腔连通，灌溉水流至上腔内，气体输送到下腔内，且灌溉水和气体分别在上腔和下腔内堆积并产生一定的压力，当压力达到一定量时，处理器向信号发射器传输信号，致使外接供水设备和外接供气设备停止运行，至此，准备工作完成；

S2、自动化灌溉；

S21、当一处土壤湿度较小时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至喷洒组件控制模块，喷洒组件控制模块控制对应位置方向的第一喷头32以及外接供水设备打开；

S22、对应方向的第一喷头32将灌溉水通过排水管31从上腔内排出，在此第一喷头32的喷射范围内，通过对应土壤温湿度传感器14实时检测该位置土壤湿度变化情况；

S23、若湿度值发生变化，则土壤湿度改善，土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件3停止运行；

S24、若湿度未发生变化，则说明在此第一喷头32的喷射范围内未准确完成喷射，此数据传输至处理器，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至变向组件控制模块，变向组件控制模块控制对应的电动辊42运行；

S25、对应电动辊42带动卡箍43、排水管31以及第一喷头32摆动，第一喷头32喷射过程中幅度发生变化，第一喷头32的喷射范围发生改变，当土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件3停止运行；

S26、若需要大范围灌溉，工作人员给出灌溉信号，处理器将信号传输至信号发射器，信号发射器将信号发送至调节组件控制模块，调节组件控制模块控制双向气缸52往复运动，排水管31和第一喷头32在摆动的同时，双向气缸52的两侧输出端分别带动对应的固定座54位移，固定座54带动推杆53位移，推杆53推动放置台55在支撑柱51的顶部往复转动，放置台55带动中转组件一2、喷洒组件3和变向组件4往复位移，致使每组喷洒组件3在对应的转动范围内位移，控制器15则根据农田植物的高度自适应控制升降小车11升降，从而对农田全方位大范围灌溉；

S3、调节土壤湿度，当一处土壤湿度过大时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至吹气组件控制模块，吹气组件控制模块控制对应位置方向的吹气组件6以及外接供气设备打开；

S4、对应方向的吹气组件6将气体从下腔内排出，空气吹至农田土壤表面加强通风换气，在此过程中，双向气缸52往复运动，双向气缸52带动储存管61位移，当双向气缸52的活塞杆完全伸出时，固定座54伸入通槽64的内部，而受横杆65的遮挡，致使储存管61摆动角度，从而调节储存管61的吹气范围，通过对应土壤温湿度传感器14实时检测该位置土壤湿度变化情况，当土壤湿度恢复至预设值时，吹气组件控制模块控制吹气组件停止运行。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，包括移动组件（1），其特征在于：所述移动组件（1）的顶部安装有调节组件（5），所述调节组件（5）的顶部安装有中转箱（7），所述中转箱（7）的内腔分为上腔和下腔，所述调节组件（5）的两端均铰接安装有吹气组件（6），所述吹气组件（6）与中转箱（7）的下腔相连通，所述中转箱（7）的四周均安装有变向组件（4），多个所述变向组件（4）的上方分别安装有喷洒组件（3），所述喷洒组件（3）与中转箱（7）的上腔相连通。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述移动组件（1）包括升降小车（11），所述升降小车（11）的顶部安装有支撑台（12），所述支撑台（12）的两侧均安装有放置架（13），所述放置架（13）的内部均匀设置有土壤温湿度传感器（14），所述支撑台（12）的内部安装有两个控制器（15），所述调节组件（5）的顶部安装有环境温湿度传感器（16）。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述调节组件（5）包括支撑柱（51），所述支撑柱（51）的底端安装于中转箱（7）的内部，所述支撑柱（51）的顶部通过轴承连接有放置台（55），所述支撑柱（51）的外侧壁开设有放置槽，所述放置槽的内部穿设安装有双向气缸（52），所述双向气缸（52）两侧的输出端均连接有固定座（54），所述固定座（54）的顶部和固定座（54）的底面一个端角位置铰接有推杆（53）。

4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：多个所述变向组件（4）均包括轴承座（41），所述轴承座（41）安装于放置台（55）的顶部，所述轴承座（41）的一侧安装有电动辊（42），所述电动辊（42）与控制器（15）通过导线电连接，所述电动辊（42）的外侧壁安装有卡箍（43），所述卡箍（43）的上方安装有喷洒组件（3），所述喷洒组件（3）包括排水管（31），所述排水管（31）安装于卡箍（43）的顶部，且所述排水管（31）与上腔连通，所述排水管（31）的顶部安装有第一喷头（32）。

5.根据权利要求4所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：两组所述吹气组件（6）均包括安装座（66），所述安装座（66）铰接于对应固定座（54）的内部，所述安装座（66）的顶部安装有储存管（61），所述储存管（61）与下腔之间连通有软管（62），所述储存管（61）的外侧壁开设有三组第二喷头（63），所述支撑台（12）的两侧且与吹气组件（6）相对应位置开设有通槽（64），所述通槽（64）的内部安装有横杆（65），所述横杆（65）的高度高于安装座（66）顶端水平高度。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述储存管（61）的顶端轴心沿水平方向延伸为延长线A，所述储存管（61）的一侧最大喷射范围与延长线A之间角度为夹角α，所述夹角α的数值范围为0°至100°，所述中转箱（7）的轴心沿水平方向延伸为延长线B，所述中转箱（7）的轴心沿竖直方向延伸为延长线C，所述延长线B和延长线C之间的夹角为夹角β，所述夹角β的数值为90°。

7.根据权利要求5所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述中转箱（7）的顶部安装有中转组件一（2），所述中转组件一（2）包括第一隔板（21），所述第一隔板（21）安装于中转箱（7）的内部，所述第一隔板（21）为中转箱（7）内上腔和下腔分隔件，所述中转箱（7）的顶部连通有第一进气管（22）和第一进水管（23），所述第一进气管（22）与下腔相连通，所述第一进水管（23）与上腔相连通，所述中转箱（7）的外侧壁等距开设有四个第一凹槽（24），四个所述第一凹槽（24）与多个变向组件（4）相对应。

8.根据权利要求5所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述中转箱（7）的顶部安装有中转组件二（8），所述中转组件二（8）包括第二隔板（81），所述第二隔板（81）安装于中转箱（7）的内部，所述中转箱（7）的内壁安装有挡块（82），所述挡块（82）位于第二隔板（81）的上方，所述第二隔板（81）为中转箱（7）内上腔和下腔分隔件，所述中转箱（7）的顶部连通有第二进气管（84）和第二进水管（86），所述第二进气管（84）与下腔相连通，且所述第二进气管（84）的底部安装有挡环（85），所述软管（62）与中转箱（7）的连通处位于第二隔板（81）与挡环（85）之间，所述第二进水管（86）与上腔相连通，所述中转箱（7）的外侧壁等距开设有四个第二凹槽（87），四个所述第二凹槽（87）与多个变向组件（4）相对应，所述第二隔板（81）的底部安装有弹簧（83）。

9.根据权利要求7或8所述的一种基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于：所述控制器（15）包括检测模块、处理器、信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块，所述检测模块通过导线与处理器信号连接，所述处理器通过导线分别与信号发射器、移动组件控制模块、喷洒组件控制模块、变向组件控制模块、调节组件控制模块和吹风组件控制模块信号连接。

10.一种基于物联网的规模化农田灌溉方法，使用权利要求1-9任意一个所述的基于物联网的规模化农田灌溉系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1、灌溉准备；

S11、工作人员通过控制器（15）内的移动组件控制模块控制升降小车（11）运行，本灌溉系统移动至待灌溉地点停止，之后工作人员将多个土壤温湿度传感器（14）分别从放置架（13）上取下，并将其插设至远离系统的土壤内，多个土壤温湿度传感器（14）实时监测系统灌溉范围内的各个位置土壤的温湿度情况，检测结果传输至处理器进行数据处理；

S12、处理器将数据处理完成后向信号发射器传输信号，信号发射器控制各个控制模块相互配合运行，工作人员将外接供水设备和外接供气设备分别与中转箱（7）内部的上腔和下腔连通，灌溉水流至上腔内，气体输送到下腔内，且灌溉水和气体分别在上腔和下腔内堆积并产生一定的压力，当压力达到一定量时，处理器向信号发射器传输信号，致使外接供水设备和外接供气设备停止运行，至此，准备工作完成；

S2、自动化灌溉；

S21、当一处土壤湿度较小时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至喷洒组件控制模块，喷洒组件控制模块控制对应位置方向的第一喷头（32）以及外接供水设备打开；

S22、对应方向的第一喷头（32）将灌溉水通过排水管（31）从上腔内排出，在此第一喷头（32）的喷射范围内，通过对应土壤温湿度传感器（14）实时检测该位置土壤湿度变化情况；

S23、若湿度值发生变化，则土壤湿度改善，土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件（3）停止运行；

S24、若湿度未发生变化，则说明在此第一喷头（32）的喷射范围内未准确完成喷射，此数据传输至处理器，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至变向组件控制模块，变向组件控制模块控制对应的电动辊（42）运行；

S25、对应电动辊（42）带动卡箍（43）、排水管（31）以及第一喷头（32）摆动，第一喷头（32）喷射过程中幅度发生变化，第一喷头（32）的喷射范围发生改变，当土壤湿度达到预设值时，喷洒组件控制模块控制喷洒组件（3）停止运行；

S26、若需要大范围灌溉，工作人员给出灌溉信号，处理器将信号传输至信号发射器，信号发射器将信号发送至调节组件控制模块，调节组件控制模块控制双向气缸（52）往复运动，排水管（31）和第一喷头（32）在摆动的同时，双向气缸（52）的两侧输出端分别带动对应的固定座（54）位移，固定座（54）带动推杆（53）位移，推杆（53）推动放置台（55）在支撑柱（51）的顶部往复转动，放置台（55）带动中转组件一（2）、喷洒组件（3）和变向组件（4）往复位移，致使每组喷洒组件（3）在对应的转动范围内位移，控制器（15）则根据农田植物的高度自适应控制升降小车（11）升降，从而对农田全方位大范围灌溉；

S3、调节土壤湿度，当一处土壤湿度过大时，处理器给出运行信号，并通过信号发射器发送至吹气组件控制模块，吹气组件控制模块控制对应位置方向的吹气组件（6）以及外接供气设备打开；

S4、对应方向的吹气组件（6）将气体从下腔内排出，空气吹至农田土壤表面加强通风换气，在此过程中，双向气缸（52）往复运动，双向气缸（52）带动储存管（61）位移，当双向气缸（52）的活塞杆完全伸出时，固定座（54）伸入通槽（64）的内部，而受横杆（65）的遮挡，致使储存管（61）摆动角度，从而调节储存管（61）的吹气范围，通过对应土壤温湿度传感器（14）实时检测该位置土壤湿度变化情况，当土壤湿度恢复至预设值时，吹气组件控制模块控制吹气组件停止运行。

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