一种农作物浇灌系统及其浇灌方法技术方案

本发明专利技术涉及农业浇灌设备技术领域，公开了一种农作物浇灌系统及其浇灌方法，包括：能够将太阳能转化为电能的太阳能供电总成；设置在太阳能供电总成上的主控箱；设置在太阳能供电总成上且能实时监测农作物长势的长势监测总成，长势监测总成能够将监测到的农作物的实时长势信息有线传输给主控箱；能够与主控箱无线连接的土壤参数监测单元；以及供水施肥总成，其中，主控箱分别与供水施肥总成中的供水电磁阀和施肥电磁阀电连接，并能根据土壤参数监测单元监测到的农作物的实际含水量和电导率来控制供水电磁阀以及施肥电磁阀的打开和关闭。该浇灌系统能根据农作物的长势确定需水量和需肥量进行浇灌，具有节省水资源和提高肥料利用率的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业浇灌设备
，特别是涉及一种农作物浇灌系统及其浇灌方法。
技术介绍
新疆地处欧亚大陆腹地，是典型的大陆干旱性气候，平均年降水量只有200毫米左右，而蒸发量却达到2000毫米以上，新疆又是浇灌绿洲农业，农业用水占总用水量的95％以上，因此，水危机对新疆的农业发展影响很大。新疆滴灌用水主要靠人工经验判断和人为强制按次序滴灌，对水的浪费十分严重。现有的自动化浇灌系统多数都是仅仅基于土壤的含水量的相应阈值来控制的，没有针对性，不能完全符合农作物生长的需水量。因而，需设计一种能够根据农作物的实时长势来确定浇灌给农作物实际需水量和需肥量的农作物浇灌系统。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种农作物浇灌系统及其浇灌方法，以解决现有技术中的灌溉系统无法根据农作物的实时长势来确定出农作物的实际需水量和实际需肥量，从而造成水分利用率低、肥料浪费严重的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，根据本专利技术的第一方面，提供一种农作物浇灌系统，包括：能够将太阳能转化为电能的太阳能供电总成；设置在所述太阳能供电总成上的主控箱；设置在所述太阳能供电总成上且能实时监测农作物长势的长势监测总成，所述长势监测总成能够将监测到的农作物的实时长势信息有线传输给所述主控箱；能够与所述主控箱无线连接的土壤参数监测单元；以及供水施肥总成，其中，所述主控箱分别与所述供水施肥总成中的供水电磁阀和施肥电磁阀电连接，并能根据土壤参数监测单元监测到的农作物的实际含水量和实际含肥量来控制所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀的打开和关闭。其中，所述太阳能供电总成包括竖直支撑杆和固定设置在所述竖直支撑杆上的太阳能板，所述太阳能板分别与所述主控箱、所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀电连接。所述太阳能供电总成还包括分别垂直于所述竖直支撑杆设置的第一固定板和第二固定板，其中，所述第一固定板与所述第二固定板上下相对设置并且间隔开，所述第一固定板的长度小于所述第二固定板的长度。所述太阳能板的一端与所述第一固定板的自由端固定连接，所述太阳能板的另一端与所述第二固定板的自由端固定连接，其中，所述太阳能板所在的平面与所述第一固定板所在的平面或所述第二固定板所在的平面之间构造有第一夹角。所述第一夹角的大小范围为大于等于30度且小于等于60度。其中，所述太阳能供电总成还包括水平伸缩杆组，所述水平伸缩杆组包括与所述竖直支撑杆呈垂直式设置的杆筒和部分设置在所述杆筒内且能相对所述杆筒进行伸出或缩回的伸缩杆。所述长势监测总成包括能够实时监测农作物的株高的超声波传感器以及能够获取当前的农作物的叶片图像的摄像头，其中，所述超声波传感器与所述摄像头呈相邻式设置，并均设置在所述伸缩杆的远离所述竖直支撑杆的端部。其中，所述土壤参数监测单元包括多参数传感器和数采仪，其中，所述数采仪与所述多参数传感器有线连接，所述数采仪与所述主控箱无线连接。其中，所述供水施肥总成包括供水管和施肥罐，所述施肥罐中的施肥管与所述供水管通过所述施肥电磁阀相连通，在所述供水管上还安装有与所述施肥电磁阀呈间隔式设置的所述供水电磁阀。在所述供水管沿水平轴向垂直设有分隔板，以将所述供水管内的水流通道分隔为第一水流通道和第二水流通道，其中，在所述第一水流通道内对应所述施肥电磁阀的弧形内侧壁相连接的引流水管，所述引流水管的入口端与所述第一水流通道的入口端通过截面口径逐渐减小的弧形引流板相连通。根据本专利技术的第二方面，还提供了一种农作物的浇灌方法，包括：利用所述主控箱中的处理单元分别建立农作物的初始灌水模型和初始施肥模型；通过超声波传感器和摄像头以分别获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的所述农作物的长势信息有线传输给所述处理单元；通过所述处理单元将接收到的所述农作物的长势信息分别与所述初始灌水模型和所述初始施肥模型中的对应的长势信息进行对比，并根据对比后的结果分别对所述初始灌水模型和所述初始施肥模型进行校正，从而得出校正后的灌水模型和校正后的施肥模型；所述处理单元接收到土壤参数监测单元监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将所述土壤水分信息与校正后的灌水模型计算得出的阈值进行对比，以判断当前的农作物是否需要供水，从而来控制所述供水电磁阀的打开和关闭，以及通过将所述电导率信息与校正后的施肥模型计算得出的阈值进行对比，以判断当前的农作物是否需要施肥，从而来控制施肥电磁阀的打开和关闭。其中，所述农作物长势信息包括通过所述超声波传感器实时监测到的农作物株高以及通过所述摄像头获取到的农作物的冠层图像。其中，所述初始灌水模型和所述初始施肥模型分别为ys=a1x+b10<x≤d1a2x+b2d1<x≤d2a3x+b3d2<x≤d3a4x+b4x>d3,]]>其中，ys为初始灌水模型；yf为初始施肥模型；a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4、m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、d1、d2、d3为常数，x为播种后的天数。其中，所述校正后的灌水模型和校正后的施肥模型分别为ysx=(a1x+b1)A0<x≤d1(a2x+b2)Ad1<x≤d2(a3x+b3)Ad2<x≤d3(a4x+b4)Ax>d3,]]>其中，ysx为校正后的灌水模型；yfx为校正后的施肥模型；a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4、m1、m2、m3、m4、n1、n2、n3、n4、d1、d2、d3为常数；A为基于农作物实时长势的灌水量修正系数；B为基于农作物实时长势的施肥量修正系数。(三)有益效果本专利技术提供的浇灌系统，与现有技术相比，具有如下优点：在本申请的浇灌系统中，通过利用长势监测总成来获取能够代表农作物的长势信息，并将获取到的农作物的长势信息有线传输给主控箱，主控箱将接收到的农作物的长势信息分别与理论设定的初始灌水模型和初始施肥模型进行对比，并根据对比后的结果分别对初始灌水模型和初始施肥模型进行校正，从而得出基于农作物实时长势的需水量和需肥量的灌水模型和施肥模型，主控箱接收到土壤参数监测单元监测到的农作物根系周围的土壤水分信息以及电导率信息后，通过将其分别与校正后的根系周围基于农作物实时长势的灌水模型和施肥模型进行比对后，可以准确地判断出当前的农作物是否需要供水和施肥。进一步地，来控制供水电磁阀以及施肥电磁阀的打开和关闭，进一步地，能够根据农作物的实际需水量和实际需肥量进行浇灌，避免了不必要的水资源和肥料的浪费。附图说明图1为本申请的实施例的农作物浇灌系统的整体结构示意图；图2为本申请的实施例的农作物浇灌系统的太阳能供电总成的整体结构示意图；图3为本申请的实施例的农作物浇灌系统的供水施肥总成的整体结构示意图；图4为本申请的实施例的农作物浇灌系统的土壤参数监测单元的整体结构示意图；图5为图3中的供水管的内部结构示意图；图6为本申请的实施例的使用农作物浇灌系统的浇灌方法的步骤流程示意图。图中，100：浇灌系统；1：太阳能供电总成；11：竖直支撑杆；12：太阳能板；13：第一固定板；14：第二固定板；15：水平伸缩杆组；151：杆筒；152：伸缩杆；2：主控箱；3：长势监测总成；31：超声波传感器；32：摄像头；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农作物浇灌系统，其特征在于，包括：能够将太阳能转化为电能的太阳能供电总成；设置在所述太阳能供电总成上的主控箱；设置在所述太阳能供电总成上且能实时监测农作物长势的长势监测总成，所述长势监测总成能够将监测到的农作物的实时长势信息有线传输给所述主控箱；能够与所述主控箱无线连接的土壤参数监测单元；以及供水施肥总成，其中，所述主控箱分别与所述供水施肥总成中的供水电磁阀和施肥电磁阀电连接，并能根据土壤参数监测单元监测到的农作物的实际含水量和实际含肥量结合实际需水量和需肥量来控制所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀的打开和关闭。

【技术特征摘要】
1.一种农作物浇灌系统，其特征在于，包括：能够将太阳能转化为电能的太阳能供电总成；设置在所述太阳能供电总成上的主控箱；设置在所述太阳能供电总成上且能实时监测农作物长势的长势监测总成，所述长势监测总成能够将监测到的农作物的实时长势信息有线传输给所述主控箱；能够与所述主控箱无线连接的土壤参数监测单元；以及供水施肥总成，其中，所述主控箱分别与所述供水施肥总成中的供水电磁阀和施肥电磁阀电连接，并能根据土壤参数监测单元监测到的农作物的实际含水量和实际含肥量结合实际需水量和需肥量来控制所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀的打开和关闭。2.根据权利要求1所述的农作物浇灌系统，其特征在于，所述太阳能供电总成包括竖直支撑杆和固定设置在所述竖直支撑杆上的太阳能板，所述太阳能板与所述主控箱、所述主控箱和所述供水电磁阀以及所述施肥电磁阀电连接。3.根据权利要求2所述的农作物浇灌系统，其特征在于，所述太阳能供电总成还包括分别垂直于所述竖直支撑杆设置的第一固定板和第二固定板，其中，所述第一固定板与所述第二固定板上下相对设置并且间隔开，所述第一固定板的长度小于所述第二固定板的长度；所述太阳能板的一端与所述第一固定板的自由端固定连接，所述太阳能板的另一端与所述第二固定板的自由端固定连接，其中，所述太阳能板所在的平面与所述第一固定板所在的平面或所述第二固定板所在的平面之间构造有第一夹角；所述第一夹角的大小范围为大于等于30度且小于等于60度。4.根据权利要求2所述的农作物浇灌系统，其特征在于，所述太阳能供电总成还包括水平伸缩杆组，所述水平伸缩杆组包括与所述竖直支撑杆呈垂直式设置的杆筒和部分设置在所述杆筒内且能相对所述杆筒进行伸出或缩回的伸缩杆；所述长势监测总成包括能够实时监测农作物株高的超声波传感器以及能够获取当前的农作物叶片图像的摄像头，其中，所述超声波传感器与所述摄像头呈相邻式设置，并均设置在所述伸缩杆远离所述竖直支撑杆的端部。5.根据权利要求1所述的农作物浇灌系统，其特征在于，所述土壤参数监测单元包括多参数传感器和数采仪，其中，所述数采仪与所述多参数传感器有线连接，所述数采仪与所述主控箱无线连接。6.根据权利要求1所述的农作物浇灌系统，其特征在于，所述供水施肥总成包括供水管和施肥罐，所述施肥罐中的施肥管与所述供水管通过所述施肥电磁阀相连通，在所述供水管上还安装有与所述施肥电磁阀呈间隔式设置的所述供水电磁阀；在所述供水管沿水平轴向垂直设有分隔板，以将所述供水管内的水流通道分隔为第一水流通道和第二水流通道，其中，在所述第一水流通道内设有与所述第一水流通道的对应所述施肥电磁阀的弧形内侧壁相连接的引流水管，所述引流水管的入口端与所述第一水流通道的入口端通过截面口径逐渐减小的弧形引流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨北方，李亚兵，韩迎春，王国平，范正义，冯璐，雷亚平，支晓宇，熊世武，杜文丽，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：河南;41