[发明专利]茶园水肥精量灌施系统及其控制方法

说明书

一种茶园水肥精量灌施系统及其控制方法，涉及一种灌施系统及方法，系统的下位机包括下位机无线接发模块、高速摄像机、土壤含水量传感器节点、水泵、肥料泵等；上位机包括单片机模块、上位机无线接发模块，上、下位机无线接发模块之间通过无线通信双向连接。方法是利用无人机携带高速摄像机采集茶园的茶叶图像数据，并通过设在茶园间的土壤含水量传感器节点实时获取茶园土壤含水量数据，将这些数据传回上位机进行养分和水分分析，根据分析结果进行精量施肥和精量灌溉。本发明可实现茶园水肥的精量灌施，能保证茶叶稳定的产量和品质，具有茶园管理精细可靠、成本低、操作简单、扩展性强等特点，具有广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及一种灌施系统及其控制方法，特别是一种茶园水肥精量灌施系统及其控制方法。

背景技术

茶树是叶用作物，对水的需求量较高，研究表明，在一定栽培条件下，茶叶产量与采摘前两个月的降水量、前一个月的平均气温值和生长期的土壤湿度等因素密切相关。雨水增多，湿度增大，茶叶产量、品质均优。不适宜的生长条件使茶叶易老化，多酚类、粗纤维含量高、味涩，降低茶叶的产量和质量。适宜的土壤水分不仅能提高茶树根系吸收利用养分能力，提高土壤养分的利用率。但水分过量也会造成湿害，影响茶树特别是其根系的生长，同样对茶树造成不同程度的损害。在旱季，若能改善水分状况，同时补充液态肥，则茶树生长旺盛，茶叶产量增加，品质也有明显改善，灌溉与肥料的施加量与茶叶增产呈正相关。在茶叶的萌芽期，要求水分和养分必须充足，如果茶树遭受旱害，同时发生缺少氮磷钾等主要元素，茶芽的萌发比正常情况大约推迟半个月，新梢的生育期也大为缩短，从而会直接影响春茶的采摘期，造成茶叶减产减收。国内部分规模较大的茶园已经采用滴管或喷灌的节水技术或水肥一体化灌施技术，但较低的社会化程度制约了茶叶产业化经营水平的提高，在生产、管理中仍然存在以下几方面问题制约国内茶产业的快速发展：

（1）茶园管理粗放。国内的茶园绝大部分分散到各家各户，由农户自行管理，茶园肥水管理水平较差，很多农户没有对茶园进行施肥，茶树自生自灭，长势较弱。茶园肥培管理水平低下、土壤退化是当前茶叶产业在土地资源利用上存在的主要问题。据了解，目前茶园在管理上不施肥或单施化肥的情况十分普遍，国内大多数茶园地处山区，茶园道路等基础设施落后，给肥培管理带来不便，由于茶园肥培管理水平低下，许多茶区种植茶树不到十年就出现茶园产量和茶叶品质下降的情况，茶园需进行重修剪或重新培养树冠才能恢复正常生产。

（2）目前市场上同类产品价格昂贵，功能封闭，拓展性和通用性不强，不利于二次开发和个性化定制。

（3）茶叶生产科技含量不高，国内从事茶叶栽培与加工的人员普遍缺乏栽培、选育、加工、品质审评等方面的基础理论知识；同时茶园、茶厂管理人员的专业水平也不高，茶园普遍单产较低，质量不稳定。产品科技含量和附加值不高，极易受到市场同类产品的冲击和竞争。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种茶园水肥精量灌施系统及其控制方法，以解决现有技术存在的茶园管理粗放、价格昂贵、拓展性和通用性不强的不足之处。

解决上述技术问题的技术方案是：一种茶园水肥精量灌施系统，包括下位机和上位机，所述的下位机包括下位机无线接发模块，还包括高速摄像机、土壤含水量传感器节点、信号处理模块、部署在茶园间的水泵、肥料泵；高速摄像机的输出端与下位机无线接发模块连接，土壤含水量传感器节点的输出端通过信号处理模块与下位机无线接发模块连接，水泵、肥料泵的输入端分别通过电磁阀与下位机无线接发模块连接；所述的上位机包括单片机模块、上位机无线接发模块，单片机模块与上位机无线接发模块双向连接，上位机无线接发模块与下位机无线接发模块通过无线通信双向连接。