一种基于物联网的农田智能灌溉系统及灌溉方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的农田智能灌溉系统，包括农作物生长特性数据库、数据采集机构、报警单元、云端、后台服务单元、移动终端、监控界面、灌溉主控单元和灌溉执行机构，通过采集农田环境数据，调用农作物生长特性数据并上传到云端，进而通过数据分析融合得到灌溉操作指令，控制灌溉执行机构进行喷洒灌溉，以满足农作物生长适宜的湿度环境，降低了操作人员的工作强度，有利于科学灌溉，节约水资源。节约水资源。节约水资源。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的农田智能灌溉系统及灌溉方法


[0001]本专利技术智能灌溉
，特别涉及一种基于物联网的农田智能灌溉系统及灌溉方法。

技术介绍

[0002]我国人口的急剧增长，工农业生长水平的不断发展，水资源的短缺随之日益严重。在中国农业用水量约占总用水量的80％左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45％，而水资源利用率高的国家已达70％～80％，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。缓解水资源紧缺的当务之急就是解决农业灌溉用水的问题，我国耕地面积众多是农业大国，在农业方面支出了大量的人力物力是人力物力资源的浪费，缓解水资源紧缺和人力资源的浪费的当务之急就是解决农业灌溉用水的问题和智能化灌溉操作减少人工的使用。
[0003]随着科学技术的飞速发展，物联在工业中的应用越来越多，物联网技术中具有远程干涉的能力，大大降低了操作人员的劳动强度，并且，提高了相关的操作的速度。现有技术中物联网技术在监控等领域应用越来越多、技术越来越成熟，但是，现有技术中，物联网技术在农业中的应用较少，农业领域采用机械化技术减轻了操作人员的劳动强度，但是，机械化技术在前期的播种、后期的收获中应用较多，对于农作物中期的管理应用较少。例如，农作物中期管理中的灌溉技术，现有技术中，灌溉均采用人工控制的方式进行控制，这种控制方式不对灌溉的时机掌握力度较低，不利于农作物的生长。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于物联网的农田智能灌溉系统，包括农作物生长特性数据库、数据采集机构、报警单元、云端、后台服务单元、移动终端、监控界面、灌溉主控单元和灌溉执行机构，通过采集农田环境数据，调用农作物生长特性数据得到目标湿度，进而通过数据分析融合得到灌溉操作指令，控制灌溉执行机构进行喷洒灌溉，以满足农作物生长适宜的湿度环境。
[0005]本专利技术的技术方案为：
[0006]一种基于物联网的农田智能灌溉系统，包括：
[0007]农作物生长特性数据库，其存储农作物的生长特性数据；
[0008]数据采集机构，其用于探测农田的环境数据；
[0009]报警单元，其与数据采集机构电性连接；
[0010]云端，其与数据库和数据采集机构无线通讯连接，能够获取数据采集机构的探测数据，并根据当前农田作物品种调用农作物生长特性数据，形成云端数据；
[0011]后台服务单元，其与云端连接，用于将云端数据进行存储和分析，基于多传感器信息融合算法，生成灌溉操作指令；
[0012]移动终端，其与后台服务单元无线通讯连接，能够获取灌溉操作指令；
[0013]监控界面，其与后台服务单元的输出端连接，用于显示灌溉操作指令；
[0014]灌溉主控单元，其分别与后台服务单元和移动终端无线通讯连接；
[0015]灌溉执行机构，其与灌溉主控单元电性连接。
[0016]优选的是，无线通讯连接包括GPRS、WIFI、4G和5G通讯中的任一种或几种。
[0017]优选的是，数据采集机构包括温度探测单元、湿度探测单元和光照探测单元；
[0018]温度探测单元为阵列设置的多个温度传感器；
[0019]湿度探测单元为阵列设置的多个湿度传感器；
[0020]光照探测单元为阵列设置的多个光照传感器。
[0021]优选的是，灌溉执行机构包括：
[0022]主电机；
[0023]副电机；
[0024]主泵，其与主电机传动连接；
[0025]辅泵，其与副电机传动连接；
[0026]出水管路，其与主泵和辅泵的出水端连通；
[0027]多个灌溉装置，其彼此并联在出水管路上；
[0028]其中，主泵和辅泵的进水端经由进水管路连通灌溉井和蓄水池，于出水管路与灌溉装置相连通处设有辅泄压阀，于出水管路的靠近主泵和辅泵的出水端设有主泄压阀。
[0029]优选的是，灌溉装置包括：
[0030]底座；
[0031]支撑架，其可旋转支撑在底座上；
[0032]喷淋头，其可拆卸连接支撑架一端，并能够随支撑架360
°
旋转，且与出水管路联通；
[0033]控制器，其与支撑架和辅泄压阀电性连接，能够根据灌溉操作指令调节支撑架的旋转速度和喷淋头的喷淋压力。
[0034]优选的是，还包括设于主泄压阀的远离主泵和所述辅泵的出水端的出水管路上的压力传感器。
[0035]优选的是，还包括灌溉水循环系统，灌溉水循环系统包括：
[0036]排水渠，其用于收集多余灌溉水；
[0037]沉淀池，其与排水渠联通；
[0038]循环电机，其连接灌溉主控单元；
[0039]循环泵，其入水端经由进水管与沉淀池连通，出水端经由出水管与蓄水池连通，且与循环电机传动连接；
[0040]其中，所述循环泵的入水端设有过滤器，所述沉淀池水位传感器。
[0041]优选的是，多传感器信息融合算法包括：
[0042]将温度探测数据、湿度探测数据和光照探测数据分别进行阈值分割，删除干扰数据，再进行归一化处理；
[0043]分别计算温度探测数据、湿度探测数据和光照探测数据的方差和总均方误差，得到总均方误差关于传感器权重的函数方程，并解析函数方程得到温度状态模型、湿度状态模型和光照状态模型，以得到所述探测数据的状态值；
[0044]基于BP神经网络算法建立预测模型，预测模型的输入层为状态值和目标湿度，预测模型的输出层为灌溉密度和灌溉时间；
[0045]实时获取测量数据的状态值，调取当前农作物生长所需的目标湿度，并输入预测模型，得到灌溉密度和灌溉时间，生成灌溉操作指令。
[0046]一种基于物联网的农田智能灌溉方法，包括：
[0047]数据采集机构获取多个传感器的探测数据，通过无线通讯上传到云端；
[0048]云端根据当前农作物品种，从农作物生长特性数据库调取当前农作物的生长特性数据，以获取目标湿度；
[0049]后台服务单元将探测数据进行同质融合得到状态值，将状态值和目标湿度输入预测模型，得到灌溉密度和灌溉时间，生成灌溉指令并下发到监控界面和移动终端；
[0050]灌溉主控单元获得灌溉指令，并根据灌溉指令解算出灌溉装置支撑架的旋转速度和喷淋压力；
[0051]移动终端确认执行灌溉指令；
[0052]灌溉执行机构根据旋转速度和喷淋压力控制灌溉装置执行农田灌溉。
[0053]优选的是，还包括当探测数据超过阈值时向移动终端发送报警信息。
[0054]本专利技术的有益效果是：
[0055]1、本专利技术通过采集农田环境数据，调用农作物生长特性数据得到目标湿度，进而通过数据分析融合得到灌溉操作指令，控制灌溉执行机构进行喷洒灌溉，以满足农作物生长适宜的湿度环境，降低了操作人员的工作强度，节约水资源。
[0056]2、本专利技术根据灌溉操作指令控制控制灌溉装置的旋转角度和喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的农田智能灌溉系统，其特征在于，包括：农作物生长特性数据库，其存储农作物的生长特性数据；数据采集机构，其用于探测农田的环境数据；报警单元，其与所述数据采集机构电性连接；云端，其与所述数据库和所述数据采集机构无线通讯连接，能够获取所述数据采集机构的探测数据，并根据当前农田作物品种调用农作物生长特性数据，形成云端数据；后台服务单元，其与所述云端连接，用于将所述云端数据进行存储和分析，基于多传感器信息融合算法，生成灌溉操作指令；移动终端，其与所述后台服务单元无线通讯连接，能够获取所述灌溉操作指令；监控界面，其与所述后台服务单元的输出端连接，用于显示所述灌溉操作指令；灌溉主控单元，其分别与所述后台服务单元和所述移动终端无线通讯连接；灌溉执行机构，其与所述灌溉主控单元电性连接。2.如权利要求1所述的基于物联网的农田智能灌溉系统，其特征在于，所述无线通讯连接包括GPRS、WIFI、4G和5G通讯中的任一种或几种。3.如权利要求2所述的基于物联网的农田智能灌溉系统，其特征在于，所述数据采集机构包括温度探测单元、湿度探测单元和光照探测单元；所述温度探测单元为阵列设置的多个温度传感器；所述湿度探测单元为阵列设置的多个湿度传感器；所述光照探测单元为阵列设置的多个光照传感器。4.如权利要求3所述的基于物联网的农田智能灌溉系统，其特征在于，所述灌溉执行机构包括：主电机；副电机；主泵，其与所述主电机传动连接；辅泵，其与所述副电机传动连接；出水管路，其与所述主泵和所述辅泵的出水端连通；多个灌溉装置，其彼此并联在所述出水管路上；其中，所述主泵和所述辅泵的进水端经由进水管路连通灌溉井和蓄水池，于所述出水管路与所述灌溉装置相连通处设有辅泄压阀，于所述出水管路的靠近所述主泵和所述辅泵的出水端设有主泄压阀。5.如权利要求4所述的基于物联网的农田智能灌溉系统，其特征在于所述灌溉装置包括：底座；支撑架，其可旋转支撑在所述底座上；喷淋头，其可拆卸连接所述支撑架一端，并能够随所述支撑架360
°
旋转，且与所述出水管路联通；控制器，其与所述支撑架和所述辅泄压阀电性连接，能够根据所述灌溉操作指令调节所述支撑架的旋转速度和所述喷淋头的喷淋压力。6.如权利要求5所述的基于物联...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈忠，张红，陶宏坤，
申请(专利权)人：山东润浩水利科技有限公司，
类型：发明
国别省市：