[发明专利]基于土壤湿度和深度结合的节能型智能精准灌溉系统

说明书

本发明公开了一种基于土壤湿度和深度结合的节能型智能精准灌溉系统，包括信息采集及传输模块、灌溉决策与预警模块、灌溉执行模块和远程监控模块；本发明设置信息采集及传输模块，该模块通过传感器对植物生长环境进行动态监测，并将监测数据通过WiFi发送到云平台；本发明设置灌溉决策与预警模块，该模块对云平台接收到的原始数据利用灌溉算法进行计算，结合植物信息数据库，得到灌溉时间和灌溉量，并将相应数据发送至用户APP，实现精准灌溉；本发明设置灌溉执行模块，该模块通过阿里云对控制终端下发控制指令来自动控制电磁阀和水泵的开关，实现智能灌溉；本发明设置远程监控模块，该模块利用Android手机APP接收监测数据及预警信息，用户可以远程实时监测和手动控制。

技术领域

本发明涉及一种智能灌溉系统，尤其是基于土壤湿度和深度结合的节能型智能精准灌溉系统。

背景技术

我国耕地面积在南北的分布约64％和36％，与此同时北方的水资源分布仅占22％，北方用水紧缺。通过考察90％以上的耕地采用传统漫灌，水资源浪费巨大，夏季用水调度困难，植物容易受旱，并且复杂的灌溉流程对于农村这一老龄化的人口结构极其不友好，这也对应了我国目前极大的农业用水占比，传统农业灌溉方式亟需转变仍是棘手的问题。

干旱地区多数植物是直根系深作物，由入土较深的主根、分布较广的侧根和根毛组成，传统的智能精准灌溉算法所参考的因素为浅层土壤含水率，空气湿度以及天气预报等，干旱地区扎根较深的植物深处的土壤含水率和地表的土壤含水率存在差异，这使得仅参考浅层土壤湿度不能得到精确的灌溉时间和灌溉量，造成灌溉不足或灌溉过量；植物种植需要大量人力，我国已经在采摘、驱虫、施肥等多方面实现自动化，但灌溉方面自动化程度仍然较低，实时性低。

发明内容

为了解决现有技术中智能灌溉系统中水资源利用率不高，智能化低，实时性低等问题，本发明提供了一种基于土壤湿度和深度结合的节能型智能精准灌溉系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种基于土壤湿度和深度结合的节能型智能精准灌溉系统，包括电力储存与供应模块、灌溉执行模块、信息采集及传输模块、灌溉决策与预警模块、远程监控模块；

电力储存与供应模块，利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，实现电能的采集、储存，并对整个灌溉系统供电。

灌溉执行模块，利用云服务器依据计算得到的预警建议，通过无线WiFi网络向控制终端下发控制指令，用于自动控制电磁阀和水泵的开关；

信息采集及传输模块，用于动态监测植物生长环境信息并将信息通过无线WiFi网络传输至云服务器，植物生长环境信息包括蒸腾量，土壤蒸发量，根茎深度，水气压-温度曲线斜率，湿度计常数，风速，水气压值；

灌溉决策与预警模块，用于对云平台接收到的原始数据利用优化后的智能精准灌溉算法进行计算，结合植物信息数据库的阈值，最终得到灌溉时间和灌溉量，并将相应的监测数据和预警建议发送至用户APP；

远程监控模块，用于用户远程实时监测植物生长环境和对系统开关的远程手动控制，通过4G网接收来自云服务器的监测数据及预警信息；

作为一种可实施方式，所述信息采集及传输模块包括控制终端和传感模块，所述控制终端和传感模块连通，所述控制终端由单片机构成，所述控制终端分别连通灌溉决策与预警模块和灌溉执行模块；

在本发明中，所述传感模块包括温度传感器，湿度传感器，气压传感器，风速传感器和深度标记，通过这些传感器获取到土壤相关信息，这些土壤相关信息进一步采用有线网络传输给控制终端，通过无线WiFi信号发送至灌溉决策与预警模块，再通过数据处理和基于土壤深度和湿度结合的节能型智能精准灌溉算法精准计算，结合植物数据库阈值，得到结果为单次灌溉量和灌溉间隔时间，进而得到灌溉控制信号，将控制指令发送回控制终端，通过控制终端对灌溉执行模块进行控制，进而实现灌溉的智能化管理。