專利名稱：基于gps、gis和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用GPS、GIS和無線傳輸技術(shù)的茶園環(huán)境與作業(yè)的精準(zhǔn)管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，茶葉消費(fèi)向高檔、名優(yōu)化趨勢(shì)發(fā)展，茶葉的品質(zhì)則成為最大的關(guān)注點(diǎn)。目前，在茶樹栽植與生長(zhǎng)過程中，對(duì)茶園的施肥、施藥、采摘等作業(yè)主要依靠茶農(nóng)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，而且施肥和噴藥量使用也是采用均勻施肥作業(yè)和常量噴藥，缺乏切實(shí)可行的精準(zhǔn)管理與科學(xué)指導(dǎo)。由于茶園內(nèi)各處土壤養(yǎng)分、病蟲害受害程度存在差異性，造成了茶園部分區(qū)域內(nèi)化肥與農(nóng)藥等化學(xué)品的過度使用，出現(xiàn)茶葉品質(zhì)下降，在市場(chǎng)上失去競(jìng)爭(zhēng)力等問題。同時(shí)，名優(yōu)茶生產(chǎn)，力求早上市，賣好價(jià)，但名優(yōu)茶以“早”為貴的商品特點(diǎn)與山區(qū)茶園易受凍害的情況存在著矛盾。由于茶樹物候期提前，加上早生、特早生無性系茶樹良種的推廣以及先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，春茶開園早，常常發(fā)生倒春寒，使茶樹發(fā)生霜(凍)害，不但損失產(chǎn)量，更重要的是降低茶葉的品質(zhì)，給茶農(nóng)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。為保證獲得茶葉的高品質(zhì)、高產(chǎn)量，需要有針對(duì)性的科學(xué)施肥、用藥，提高茶葉的品質(zhì)，降低生產(chǎn)投入成本的同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的污染；通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶園溫度，掌握茶樹霜(凍)害發(fā)生的原因及發(fā)生規(guī)律，及時(shí)控制防霜(凍)風(fēng)扇或采取相應(yīng)的預(yù)防與補(bǔ)救措施，防止和減少霜(凍)害的發(fā)生，保障茶葉質(zhì)量和產(chǎn)量是茶園管理的一項(xiàng)重要技術(shù)，也是提高種茶業(yè)種植效益的有效途徑。在茶園進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)方面，江蘇大學(xué)戴青玲等人選擇PC機(jī)作為主控單元，通過RS-485總線通信對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。分別對(duì)上位機(jī)操作界面、通信接口和終端節(jié)點(diǎn)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。使用有線數(shù)據(jù)傳輸，成本高，日后維修較困難。茶園防霜風(fēng)扇是近年來從日本引進(jìn)的技術(shù)，該技術(shù)是每個(gè)風(fēng)扇內(nèi)含有一個(gè)控制器，各個(gè)控制器控制各自的風(fēng)扇。該方式投入較高，而且沒有實(shí)現(xiàn)集中控制、集中管理的效果O茶園是一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)境，布線比較困難，將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在茶園防霜(凍)系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)外還較少見。就農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境而言，溫度是其最基本的生長(zhǎng)要素。傳統(tǒng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)手段人工依賴性大，監(jiān)測(cè)范圍小，在應(yīng)用中受到限制。國(guó)內(nèi)外對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)，大多應(yīng)用在溫室控制中，其監(jiān)測(cè)對(duì)象主要是蔬菜、瓜果等農(nóng)作物。應(yīng)用于茶葉生長(zhǎng)管理的環(huán)境溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，還未見報(bào)道。根據(jù)環(huán)境溫度、養(yǎng)分和受害狀況與地理位置的準(zhǔn)確信息，通過茶園管理專家系統(tǒng)得出合理的作業(yè)指令，在茶園內(nèi)應(yīng)用GIS、GPS、變量施肥機(jī)和變量噴藥機(jī)實(shí)施變量施肥和變量噴藥還未見報(bào)道
發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過GPS (全球定位系統(tǒng))、GIS (地理信息系統(tǒng))和傳感網(wǎng)技術(shù)對(duì)茶園內(nèi)茶葉生長(zhǎng)環(huán)境，包括茶園土壤養(yǎng)分、環(huán)境溫度、病蟲害信息、茶園作業(yè)機(jī)械、防霜(凍)風(fēng)扇以及作業(yè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)定位精準(zhǔn)管理，及時(shí)控制防霜(凍)風(fēng)扇，并采取相應(yīng)的預(yù)防與補(bǔ)救措施，防止和減少霜(凍)害的發(fā)生，保障茶葉質(zhì)量和產(chǎn)量。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括田間控制模塊、田間作業(yè)模塊、田間管理模塊和中央控制模塊；在中央控制模塊內(nèi)設(shè)有地理信息系統(tǒng)；所述田間控制模塊包括田間GPS和田間作業(yè)控制器；田間作業(yè)模塊包括變量施肥機(jī)和變量噴藥機(jī)；變量施肥機(jī)和變量噴藥機(jī)與田間GPS和田間作業(yè)控制器連接；田間作業(yè)控制器通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備與中央控制模塊連接，并將中央控制模塊給出的施肥處方數(shù)據(jù)和田間GPS提供的位置信息傳送給變量施肥機(jī)，通過變量施肥機(jī)實(shí)現(xiàn)變量施肥作業(yè)；將中央控制模塊給出的噴藥處方數(shù)據(jù)和田間GPS提供的位置信息傳送給變量噴藥機(jī)實(shí)現(xiàn)變量噴藥作業(yè)；田間管理模塊包括溫度傳感器和防霜(凍)風(fēng)扇，溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量茶園內(nèi)溫度變化信息并將信息通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備傳送給中央控制模塊，中央控制模塊實(shí)時(shí)發(fā)出指令控制防霜凍風(fēng)扇工作。本發(fā)明的工作原理是使用全球定位系統(tǒng)(GPS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)采集茶園地塊輪廓屬性，采用地理信息系統(tǒng)(GIS)管理茶園內(nèi)的土壤養(yǎng)分、溫度與茶葉產(chǎn)量信息，通過編程實(shí)現(xiàn)茶園地圖繪制與管理、茶園土壤、茶葉采摘與茶葉產(chǎn)量信息管理；根據(jù)土壤養(yǎng)分信息和茶葉長(zhǎng)勢(shì)需求進(jìn)行變量施肥作業(yè)；根據(jù)茶園內(nèi)病蟲草害分布情況，進(jìn)行變量噴藥作業(yè)；應(yīng)用由溫度傳感器、無線傳輸模塊組成的茶園溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶園內(nèi)環(huán)境溫度，當(dāng)逆溫條件產(chǎn)生時(shí)，實(shí)時(shí)控制防霜(凍)風(fēng)扇工作，預(yù)防控制茶園凍害發(fā)生。從而保障茶葉生產(chǎn)的品質(zhì)與產(chǎn)量。本發(fā)明可對(duì)茶園進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)防霜凍作業(yè)與管理。位于4米和茶樹葉冠層高度的2個(gè)溫度傳感器被設(shè)置成省電工作模式，每隔10分鐘測(cè)得該處的溫度，并將數(shù)據(jù)通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備發(fā)送到田間作業(yè)控制器，使用的Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備傳輸距離是2000米，對(duì)于較遠(yuǎn)處的中央計(jì)算機(jī)，使用中間結(jié)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備。由溫度傳感器、Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備、防霜風(fēng)扇和中央計(jì)算機(jī)組成的無線溫度監(jiān)測(cè)與防霜網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)測(cè)量茶園內(nèi)溫度變化，當(dāng)逆溫形成后，中央計(jì)算機(jī)根據(jù)逆溫產(chǎn)生條件，實(shí)時(shí)發(fā)出指令控制防霜(凍)風(fēng)扇工作，防霜(凍)風(fēng)扇的啟動(dòng)可由田間作業(yè)控制器控制，也可由位于風(fēng)扇附近的Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備接收啟動(dòng)指令后，控制風(fēng)扇工作。本發(fā)明將空間信息技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)茶園環(huán)境溫度信息的自動(dòng)采集、無線傳輸、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)作業(yè)與管理。在不同季節(jié)，根據(jù)茶園內(nèi)茶葉生長(zhǎng)環(huán)境溫度、土壤養(yǎng)分、病蟲害信息，應(yīng)用空間信息技術(shù)和傳感網(wǎng)技術(shù)對(duì)茶園溫度進(jìn)行不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過茶園管理專家系統(tǒng)得出合理的管理指令，通過GPS和變量施肥機(jī)或變量噴藥機(jī)實(shí)現(xiàn)按茶葉生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)需求、或受害控制進(jìn)行變量施肥和噴藥，達(dá)到減少投入、提高效益和保障茶葉品質(zhì)的目的。解決在茶園養(yǎng)分空間分布不均勻，或病蟲害程度不同的情況下，以均衡常量的作業(yè)方式施肥、噴藥所造成的化肥、農(nóng)藥使用過度的問題。通過實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的空間管理，進(jìn)行實(shí)時(shí)有針對(duì)性的精準(zhǔn)調(diào)控，節(jié)省人力、物力，降低生產(chǎn)成本，降低損失，提高茶品質(zhì)量和產(chǎn)量。


圖I為本發(fā)明的總體框圖。
圖2為本發(fā)明的的連接示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，見圖I和圖2。該系統(tǒng)包括田間控制模塊I、田間作業(yè)模塊2、田間管理模塊3和中央控制模塊4 ;中央控制模塊4是中央計(jì)算機(jī)。在中央計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)有地理信息系統(tǒng)41 ;田間控制模塊I包括田間GPSll和田間作業(yè)控制器12 ;田間作業(yè)控制器12可以是田間計(jì)算機(jī)。田間作業(yè)模塊2包括變量施肥機(jī)21和變量噴藥機(jī)22 ;變量施肥機(jī)21和變量噴藥機(jī)22與田間GPSll和田間作業(yè)控制器12連接；田間作業(yè)控制器12通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備5與中央控制模塊4連接，并將中央控制模塊4給出的施肥處方數(shù)據(jù)和田間GPSll提供的位置信息傳送給變量施肥機(jī)21，通過變量施肥機(jī)21實(shí)現(xiàn)變量施肥作業(yè)；將中央控制模塊4給出的噴藥處方數(shù)據(jù)和田間GPSll提供的位置信息傳送給變量噴藥機(jī)22實(shí)現(xiàn)變量噴藥作業(yè)；田間管理模塊3包括溫度傳感器31和防霜凍風(fēng)扇32，溫度傳感器31實(shí)時(shí)測(cè)量茶園內(nèi)溫度變化信息并將信息通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備5傳送給中央控制模塊4，中央控制模塊4實(shí)時(shí)發(fā)出指令控制防霜(凍)風(fēng)扇32工作。本發(fā)明中央控制模塊4為中央計(jì)算機(jī)，中央計(jì)算機(jī)內(nèi)系統(tǒng)軟件包括四個(gè)部分 第一部分是茶園施肥、施藥與防(霜)凍管理；第二部分是作業(yè)決策；第三部分是通信與交互控制；第四部分是實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示與記錄。田間作業(yè)控制器內(nèi)軟件包括三部分第一部分是田間局部信息采集與傳輸；第二部分是茶園作業(yè)位置識(shí)別與變量作業(yè)控制；第三部分是與中央計(jì)算機(jī)通訊，獲取操作指令數(shù)據(jù)。在田間作業(yè)控制器內(nèi)嵌茶園作業(yè)位置識(shí)別與控制程序。變量施肥機(jī)21有兩種工作方式自動(dòng)方式和手動(dòng)方式。自動(dòng)工作方式下，根據(jù)裝配在施肥機(jī)上的GPS所提供的位置信息和工作速度信息，由田間作業(yè)控制器自動(dòng)讀取由控制中心發(fā)出的施肥處方數(shù)據(jù)和GPS提供的施肥機(jī)作業(yè)位置、速度來控制肥料排出，實(shí)現(xiàn)變量施肥作業(yè)；手動(dòng)工作方式時(shí)，施肥量由人工在變量施肥控制器觸摸屏上手動(dòng)輸入所需的施肥量結(jié)合裝配在拖拉機(jī)上的速度傳感器提供的速度信息完成對(duì)茶園的變量施肥作業(yè)。變量施肥機(jī)在茶園內(nèi)的作業(yè)指令(即處方數(shù)據(jù))可以2種方式獲得①通過田間作業(yè)控制器與中央計(jì)算機(jī)通信獲得通過從中央計(jì)算機(jī)下載數(shù)據(jù)得到。變量噴藥機(jī)22也可以兩種方式工作自動(dòng)方式和手動(dòng)方式。自動(dòng)工作方式下，由變量作業(yè)控制器自動(dòng)讀取由控制中心給出的噴藥處數(shù)據(jù)，根據(jù)裝配在噴藥機(jī)上的GPS所提供的位置信息和工作速度信息，提取噴藥處方數(shù)據(jù)，控制藥量噴灑，實(shí)現(xiàn)變量噴藥作業(yè)；手動(dòng)工作方式時(shí)，施藥量由人工在變量控制器的觸摸屏上輸入所需的藥量，結(jié)合裝配在拖拉機(jī)上的速度傳感器提供的速度信息完成對(duì)茶葉變量噴藥作業(yè)。圖I為本系統(tǒng)總體框圖。GIS軟件是使用Professional MapInfo 7. 5，安裝在中央計(jì)算機(jī)內(nèi)，以Professional MapInfo 7. 5結(jié)合GIS組件MapX5. O,應(yīng)用VC++語言開發(fā)茶園精準(zhǔn)管理系統(tǒng)。由拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)為GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和田間作業(yè)控制器等用電設(shè)備提供12V直流電。在拖拉機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上安裝速度傳感器，速度傳感器使用無源速度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量拖拉機(jī)(即變量施肥機(jī)或變量噴藥機(jī))的作業(yè)速度，速度信號(hào)經(jīng)屏蔽電線纜傳輸?shù)教镩g作業(yè)控制器。在變量施肥機(jī)、變量噴藥機(jī)上安裝GPS導(dǎo)航系統(tǒng)裝備，通過RS232接口與田間作業(yè)控制器連接；在茶園作業(yè)時(shí)由田間作業(yè)控制器(內(nèi)嵌茶園作業(yè)位置識(shí)別與控制程序)接收GPS信號(hào)。識(shí)別所在位置，依據(jù)處方數(shù)據(jù)發(fā)出控制脈沖控制變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。溫度傳感器安放在防霜(凍)風(fēng)扇處，在一個(gè)防霜(凍)風(fēng)扇位置處安裝兩個(gè)溫度傳感器，一個(gè)安裝在茶樹冠層高度，一個(gè)安裝在4米高處；2個(gè)溫度傳感器傳感器與Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備連接，溫度信號(hào)由Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備發(fā)送到田間作業(yè)控制器和中央計(jì)算機(jī)。防霜(凍)風(fēng)扇與Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備連接，當(dāng)Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備接收到來自田間作業(yè)控制器和PC機(jī)(中央計(jì)算機(jī))的控制指令后發(fā)出一個(gè)直流脈沖信號(hào)啟動(dòng)或停止防霜(凍)風(fēng)扇。
本發(fā)明分中央計(jì)算機(jī)和田間作業(yè)控制器兩層管理和控制作業(yè)。中央計(jì)算機(jī)的作用是應(yīng)用GIS管理茶園，給出決策處方或指令；田間作業(yè)控制器負(fù)責(zé)接收指令、控制在茶園局部作業(yè)。在中央計(jì)算機(jī)端，使用GIS建立茶園土壤養(yǎng)分、病蟲害分布、防霜(凍)風(fēng)扇分布的空間數(shù)據(jù)庫(kù)，并以GIS為平臺(tái)開發(fā)施肥決策系統(tǒng)、施藥決策系統(tǒng)和茶園防凍決策系統(tǒng)，對(duì)無線通信模塊使用VC++語言編程實(shí)現(xiàn)與茶園環(huán)境與作業(yè)通信及其顯示系統(tǒng)。在中央計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)顯示茶園狀況包括茶園溫度，溫度分布情況，茶園土壤養(yǎng)分分布現(xiàn)狀，風(fēng)扇位置分布及工作狀態(tài)，逆溫產(chǎn)生的區(qū)域，施肥機(jī)作業(yè)位置，工作速度，所排肥量，噴藥機(jī)工作速度，噴出藥量，作業(yè)位置，茶葉采摘作業(yè)與產(chǎn)量記錄等。在田間，使用ARM920T-S3C2410微處理器為核心開發(fā)的田間作業(yè)控制器的主要作用是執(zhí)行控制作業(yè)，控制茶園局部防霜(凍)風(fēng)扇工作，或控制變量作業(yè)機(jī)進(jìn)行變量作業(yè)。兩者之間即可通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，也可通過有線連接交互信息或下載作業(yè)指令。對(duì)茶園精確管理是通過使用GPS結(jié)合GIS獲得茶園邊界地圖，使用網(wǎng)格劃分程序?qū)Σ鑸@進(jìn)行網(wǎng)格劃分(一個(gè)網(wǎng)格稱作一個(gè)操作單元)，在對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行土壤采樣、土壤養(yǎng)分測(cè)試后，輸入到GIS中，建立茶園土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)；應(yīng)用GPS獲得茶園內(nèi)防霜凍風(fēng)扇的位置，同時(shí)在每一個(gè)防霜凍風(fēng)扇處安放2個(gè)溫度傳感器,一個(gè)位于地面高4米處,一個(gè)放置于茶樹冠層高度。應(yīng)用GIS獲得茶園溫度與風(fēng)扇分布地圖，并建立溫度變化與防霜(凍)數(shù)據(jù)庫(kù)。使用時(shí)，打開本系統(tǒng)，有三個(gè)子系統(tǒng)供選擇施肥、施藥與防霜(凍)。選擇施肥子系統(tǒng)后，進(jìn)入變量施肥管理。在此功能下分有文件、查詢、地圖管理、土壤(位置、養(yǎng)分分布)、施肥決策與處方輸出、網(wǎng)絡(luò)連接、施肥作業(yè)(作業(yè)歷史、施肥日期、施肥量、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)位置等)監(jiān)測(cè)與顯示功能；選擇施藥子系統(tǒng)后，進(jìn)入變量施藥管理。下分有文件、查詢、地圖管理、害情分布、用藥決策與處方輸出、網(wǎng)絡(luò)連接、施藥作業(yè)管理(施藥日期、施藥量、作業(yè)歷史、作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)位置)等項(xiàng)目；選擇防霜(凍)子系統(tǒng)后，進(jìn)入實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)與防霜(凍)作業(yè)管理。主要有對(duì)文件、地圖、傳感器(1，2，……，2N)、風(fēng)扇(1，2，……，N)、溫度分布、溫差分布、逆溫分布和風(fēng)扇作業(yè)管理等項(xiàng)目.
使用本發(fā)明的精確管理系統(tǒng)，可以合理有效使用化肥和農(nóng)藥，及時(shí)預(yù)防和控制茶園霜(凍)害的發(fā)生。一方面，可以節(jié)省肥料、藥量的投入，降低生產(chǎn)成本的同時(shí)提高茶葉的品質(zhì)，減少對(duì)環(huán)境的污染。而且通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶園逆溫產(chǎn)生，及時(shí)控制風(fēng)扇，防止和減少霜(凍)害的發(fā)生，保障茶葉產(chǎn)量和質(zhì)量。另一方面，應(yīng)用GPS對(duì)茶園監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，可以根據(jù)環(huán)境(溫濕度)異常點(diǎn)的具體位置，管理者通過GIS精準(zhǔn)的空間管理，進(jìn)行有針對(duì)性的精準(zhǔn)調(diào)控。可以在很大程度上節(jié)省人力、物力，降低生產(chǎn)成本。第三，本精確管理系統(tǒng)中每個(gè)無線節(jié)點(diǎn)成本低廉、能方便的接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)數(shù)目可擴(kuò)展，能量消耗低，支持休眠，可以在電池供電的情況下長(zhǎng)時(shí)間使用，穩(wěn)定性好，便于維護(hù)。且使用無線傳輸數(shù)據(jù)也可減少耗能與維護(hù)費(fèi)用，提高監(jiān)測(cè)與管理系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，并實(shí)現(xiàn)集中管理，分散控制
權(quán)利要求
1.一種基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括田間控制模塊(I)、田間作業(yè)模塊(2)、田間管理模塊(3)和中央控制模塊(4);在中央控制模塊(4)內(nèi)設(shè)有地理信息系統(tǒng)(41);所述田間控制模塊(I)包括田間GPS (11)和田間作業(yè)控制器(12 );田間作業(yè)模塊(2 )包括變量施肥機(jī)(21)和變量噴藥機(jī)(22 );變量施肥機(jī)(21)和變量噴藥機(jī)(22)與田間GPS (11)和田間作業(yè)控制器(12)連接；田間作業(yè)控制器(12)通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備(5 )與中央控制模塊(4 )連接，并將中央控制模塊(4 )給出的施肥處方數(shù)據(jù)和田間GPS (11)提供的位置信息傳送給變量施肥機(jī)(21)，通過變量施肥機(jī)(21)實(shí)現(xiàn)變量施肥作業(yè)；將中央控制模塊(4)給出的噴藥處方數(shù)據(jù)和田間GPS (11)提供的位置信息傳送給變量噴藥機(jī)(22 )實(shí)現(xiàn)變量噴藥作業(yè)；田間管理模塊(3 )包括溫度傳感器(31)和防霜(凍)風(fēng)扇(32)，溫度傳感器(31)實(shí)時(shí)測(cè)量茶園內(nèi)溫度變化信息并將信息通過Z-BEE數(shù)據(jù)采集與無線傳輸設(shè)備(5)傳送給中央控制模塊(4)，中央控制模塊(4)實(shí)時(shí)發(fā)出指令控制防霜(凍)風(fēng)扇(32 )工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于變量施肥機(jī)(21)有自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種工作方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于變量噴藥機(jī)(22)有自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種工作方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于中央控制模塊(4)實(shí)時(shí)顯示茶園狀況，茶園狀況包括茶園溫度、溫度分布情況、茶園土壤養(yǎng)分分布現(xiàn)狀、風(fēng)扇位置分布及工作狀態(tài)、逆溫產(chǎn)生的區(qū)域、施肥機(jī)作業(yè)位置、工作速度、所排肥量、噴藥機(jī)工作速度，噴出藥量，作業(yè)位置、茶葉采摘作業(yè)與產(chǎn)量記錄。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于中央控制模塊(4)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(41)對(duì)田間控制模塊(I)、田間作業(yè)模塊(2)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，其特征在于中央控制模塊(4)通過田間GPS (11)結(jié)合地理信息系統(tǒng)(41)獲得茶園邊界地圖，使用網(wǎng)格劃分方式對(duì)茶園進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行土壤采樣、土壤養(yǎng)分測(cè)試后，輸入到地理信息系統(tǒng)(41)中，建立茶園土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)的茶園精確管理系統(tǒng)，通過GPS、GIS和傳感網(wǎng)技術(shù)對(duì)茶園內(nèi)茶葉生長(zhǎng)環(huán)境信息、茶園作業(yè)機(jī)械、防霜(凍)風(fēng)扇以及作業(yè)生產(chǎn)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)定位管理。使用全球定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)采集茶園地塊輪廓屬性，采用地理信息系統(tǒng)管理茶園內(nèi)的土壤養(yǎng)分、溫度與茶葉產(chǎn)量信息，根據(jù)土壤養(yǎng)分信息和茶葉長(zhǎng)勢(shì)需求進(jìn)行變量施肥作業(yè)；根據(jù)茶園內(nèi)病蟲草害分布情況，進(jìn)行變量噴藥作業(yè)；應(yīng)用由溫度傳感器、無線傳輸模塊組成的茶園溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)茶園內(nèi)環(huán)境溫度，根據(jù)逆溫條件產(chǎn)生,實(shí)時(shí)控制防霜(凍)風(fēng)扇工作,預(yù)防控制茶園凍害產(chǎn)生，保障茶葉質(zhì)量和產(chǎn)量。
文檔編號(hào)A01G1/00GK102626026SQ201210107818
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張書慧, 陳宏 申請(qǐng)人:南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院