本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)灌溉領(lǐng)域，具體來(lái)說，涉及一種智能化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

智能化普及人們的生活，各種自動(dòng)化智能化設(shè)備越來(lái)越多，逐漸向各個(gè)行業(yè)滲透發(fā)展，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域也不例外?，F(xiàn)有各種各樣的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域灌溉設(shè)備，但是現(xiàn)有的灌溉設(shè)備通常使用檢測(cè)器，控制器，控制閥等組成，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉，但是現(xiàn)有的設(shè)備存在一些問題：第一，可以灌溉的范圍面積小，無(wú)法進(jìn)行大范圍的推廣使用；第二，自動(dòng)化控制程度低，自動(dòng)化控制程度不高；第三，現(xiàn)有的灌溉灌溉設(shè)備灌溉量控制精確度不夠，很難真正滿足農(nóng)作物生長(zhǎng)階段水量的需求，很難達(dá)到真正合適針對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行合理量控制的灌溉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述由于現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)沒有針對(duì)農(nóng)作物需水量因素全面考慮而造成的灌溉量不恰當(dāng)?shù)膯栴}，本發(fā)明提供了一種綜合考慮植物需水量需求從而精確的控制農(nóng)作物生長(zhǎng)所需水量從而促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量的智能化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明提供了一種智能化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，包括：

農(nóng)作物信息采集模塊、田間信息采集模塊、灌輸控制模塊、土壤信息采集模塊、無(wú)線訪問節(jié)點(diǎn)、種植戶電腦、無(wú)線通訊模塊、服務(wù)器、天氣信息采集模塊、控制閥；

農(nóng)作物信息采集模塊，采集區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息；

田間信息采集模塊，采集農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域信息；

土壤信息采集模塊，采集農(nóng)作物生長(zhǎng)土壤的信息；

天氣信息采集模塊，采集天氣信息并通過無(wú)線通訊模塊發(fā)送至種植戶電腦；

無(wú)線訪問節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物信息采集模塊、田間信息采集模塊、土壤信息采集模塊、灌輸控制模塊和種植戶電腦之間的信息傳輸；

種植戶電腦，接收田間信息采集模塊發(fā)送的生長(zhǎng)區(qū)域信息以及農(nóng)作物信息采集模塊發(fā)送的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息并進(jìn)行標(biāo)識(shí)，對(duì)應(yīng)農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域獲得對(duì)應(yīng)且唯一的標(biāo)識(shí)符并儲(chǔ)存，接收并儲(chǔ)存農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、天氣信息和土壤的信息計(jì)算出農(nóng)作物的需水量?jī)?chǔ)存并轉(zhuǎn)化成灌溉量控制信號(hào)；

灌輸控制模塊，接收種植戶電腦發(fā)送的灌溉量控制信號(hào)和農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域標(biāo)識(shí)符并控制控制閥對(duì)標(biāo)識(shí)符所對(duì)應(yīng)區(qū)域農(nóng)作物進(jìn)行灌溉；

服務(wù)器，通過無(wú)線通訊模塊接收種植戶電腦儲(chǔ)存的信息。

具體地，還包括通過無(wú)線通訊模塊與服務(wù)器連接的收購(gòu)方電腦；通過將收購(gòu)方的電腦實(shí)時(shí)的與服務(wù)器連接，實(shí)時(shí)接收農(nóng)作物的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，便于收購(gòu)方對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況的把控，建立收購(gòu)方與種植戶之間的信任，便于種植戶后期的銷售。

具體地，所述農(nóng)作物信息采集模塊包括農(nóng)作物種類識(shí)別儀器；田間信息采集模塊包括rfid電子標(biāo)簽和激光編碼掃描儀；天氣信息采集模塊包括發(fā)射率測(cè)試儀、光照強(qiáng)度傳感器、大氣輻射測(cè)試儀、空氣濕度傳感器；土壤信息采集模塊包括土壤水分傳感器、溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤輻射測(cè)試儀。rfid電子標(biāo)簽和激光編碼掃描儀是置于該區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識(shí)桿上面，對(duì)一定區(qū)域的農(nóng)作物進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)采集的信息發(fā)送至種植戶的電腦，然后這一區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物將獲得標(biāo)識(shí)符。

本申請(qǐng)還提供了一種智能化農(nóng)業(yè)灌溉方法，包括以下步驟：

步驟一，獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)基本信息

獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、生長(zhǎng)區(qū)域信息和生長(zhǎng)土壤的信息，農(nóng)作物生長(zhǎng)信息包括農(nóng)作物的平均生長(zhǎng)周期、農(nóng)作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期，生長(zhǎng)土壤的信息包括土壤溫度、土壤濕度；

步驟二，獲取天氣信息

獲取天氣信息，天氣信息包括地面有效輻射量、飽和水汽壓差、反射率；

步驟三，生成標(biāo)識(shí)符及灌溉量控制信號(hào)

根據(jù)步驟一、二獲得的信息進(jìn)行penman-monteith計(jì)算生成灌溉量控制信號(hào)，并根據(jù)生長(zhǎng)區(qū)域信息和農(nóng)作物生長(zhǎng)信息生成農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域的唯一標(biāo)識(shí)符；

步驟四，執(zhí)行灌溉

根據(jù)步驟三中的灌溉量控制信號(hào)和標(biāo)識(shí)符對(duì)標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物進(jìn)行灌溉。

具體地，penman-monteith計(jì)算公式為:

rn＝(1-α)q-f(5)

其中公式(1)是農(nóng)作作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期t1在0-t2范圍之間的農(nóng)作物需水量計(jì)算公式；

公式(2)是農(nóng)作作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期t1在t2-t范圍之間的農(nóng)作物需水量計(jì)算公式；

上述(1)-(4)中的標(biāo)記依次為：

e——農(nóng)作物需水量(mm/d)；

δ——飽和水汽壓-溫度關(guān)系曲線的斜率，kpa/℃；

da——飽和水汽壓差，kpa；

γ——濕度表常數(shù)，kpa/℃，0.066/kpa℃-1；

rn——農(nóng)作物表面凈輻射量，mj/m2d；

g——土壤熱通量，mj/m2d；

t——土壤平均溫度，℃；

rh——土壤平均濕度，％；

u2——在地面以上2米高處的風(fēng)速；

α——反射率；

q——太陽(yáng)總輻射量，mj/m2d；

f——地面有效輻射量,mj/m2d；

t1——農(nóng)作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期，d；

t2——農(nóng)作物生長(zhǎng)平均最旺盛期，d；

t——農(nóng)作物平均生長(zhǎng)周期，d。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1.本申請(qǐng)通過采集農(nóng)作物生長(zhǎng)的各個(gè)階段的各個(gè)因素包括植物的生長(zhǎng)周期，天氣，土壤等各個(gè)方面的因素，利用penman-monteith計(jì)算出農(nóng)作物需水量，并及時(shí)的恰當(dāng)?shù)臐菜?，?shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的精確澆水；

2.通過將收購(gòu)方的電腦實(shí)時(shí)的與服務(wù)器連接，實(shí)時(shí)接收農(nóng)作物的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)，便于收購(gòu)方對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況的把控，建立收購(gòu)方與種植戶之間的信任，便于種植戶后期的銷售；

3.本系統(tǒng)將農(nóng)作物的生長(zhǎng)區(qū)域信息通過電腦生成唯一的標(biāo)識(shí)符從而可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的大范圍的使用,統(tǒng)一集中化的管理；

4.本申請(qǐng)中的植物生長(zhǎng)情況等數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)的保留上傳或共享至其他應(yīng)用客戶端，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)數(shù)據(jù)的監(jiān)控共享，對(duì)于建立一個(gè)完整的農(nóng)業(yè)種植管理體系及其有意義。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。

圖1是本發(fā)明農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明農(nóng)業(yè)灌溉方法的步驟圖；

圖中標(biāo)記：1-農(nóng)作物信息采集模塊；2-田間信息采集模塊；3-土壤信息采集模塊；4-無(wú)線訪問節(jié)點(diǎn)；5-種植戶電腦；6-灌輸控制模塊；7-控制閥；8-無(wú)線通訊模塊；9-服務(wù)器；10-收購(gòu)方電腦；11-天氣信息采集模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

下面結(jié)合圖1、圖2對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供了一種智能化農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng),包括：農(nóng)作物信息采集模塊1、田間信息采集模塊2、灌輸控制模塊6、土壤信息采集模塊3、無(wú)線訪問節(jié)點(diǎn)4、種植戶電腦5、無(wú)線通訊模塊8、服務(wù)器9、天氣信息采集模塊11、控制閥7；

農(nóng)作物信息采集模塊1，采集區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息并發(fā)送至云端；

田間信息采集模塊2，采集農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域信息并發(fā)送至云端；

土壤信息采集模塊3，采集農(nóng)作物生長(zhǎng)土壤的信息并發(fā)送至云端；

天氣信息采集模塊11，采集天氣信息并通過無(wú)線通訊模塊8發(fā)送至種植戶電腦；

無(wú)線訪問節(jié)點(diǎn)4，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物信息采集模塊1、田間信息采集模塊2、土壤信息采集模塊3、灌輸控制模塊6和種植戶電腦5之間的信息傳輸；

種植戶電腦5，接收田間信息采集模塊2發(fā)送的生長(zhǎng)區(qū)域信息以及農(nóng)作物信息采集模塊1發(fā)送的農(nóng)作物生長(zhǎng)信息并進(jìn)行標(biāo)識(shí)，對(duì)應(yīng)農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域獲得對(duì)應(yīng)且唯一的標(biāo)識(shí)符并儲(chǔ)存，接收并儲(chǔ)存農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、天氣信息和土壤的信息計(jì)算出農(nóng)作物的需水量?jī)?chǔ)存并轉(zhuǎn)化成灌溉量控制信號(hào)；

灌輸控制模塊6，接收種植戶電腦5發(fā)送的灌溉量控制信號(hào)和農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域標(biāo)識(shí)符并控制控制閥對(duì)標(biāo)識(shí)符所對(duì)應(yīng)區(qū)域農(nóng)作物進(jìn)行灌溉；

服務(wù)器9，通過無(wú)線通訊模塊8接收種植戶電腦5儲(chǔ)存的信息。

實(shí)施例二

在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，還包括通過無(wú)線通訊模塊8與服務(wù)器9連接的收購(gòu)方電腦10。

實(shí)施例三

在實(shí)施例一或二的基礎(chǔ)上，所述農(nóng)作物信息采集模塊1包括農(nóng)作物種類識(shí)別儀器；田間信息采集模塊2包括rfid電子標(biāo)簽和激光編碼掃描儀；天氣信息采集模塊11包括發(fā)射率測(cè)試儀、光照強(qiáng)度傳感器、大氣輻射測(cè)試儀、空氣濕度傳感器；土壤信息采集模塊3包括土壤水分傳感器、溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤輻射測(cè)試儀。所述的溫度傳感器、空氣濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器和土壤水分傳感器設(shè)置在農(nóng)作物生長(zhǎng)的區(qū)域內(nèi)，而田間信息采集模塊2包括rfid電子標(biāo)簽和激光編碼掃描儀主要對(duì)所在農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域的范圍，位置，以及農(nóng)作物品種進(jìn)行采集儲(chǔ)存，便于后期澆水時(shí)候?qū)菜畢^(qū)域進(jìn)行識(shí)別判斷。

實(shí)施例四

本實(shí)施例提供了一種智能化農(nóng)業(yè)灌溉方法,包括以下步驟：

步驟s101，獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)基本信息

獲取農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、生長(zhǎng)區(qū)域信息和生長(zhǎng)土壤的信息，農(nóng)作物生長(zhǎng)信息包括農(nóng)作物的平均生長(zhǎng)周期、農(nóng)作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期，生長(zhǎng)土壤的信息包括土壤溫度、土壤濕度；

步驟s102，獲取天氣信息

獲取天氣信息，天氣信息包括地面有效輻射量、飽和水汽壓差、反射率；

步驟s103，生成標(biāo)識(shí)符及灌溉量控制信號(hào)

根據(jù)步驟一、二獲得的信息進(jìn)行penman-monteith計(jì)算生成灌溉量控制信號(hào)，并根據(jù)生長(zhǎng)區(qū)域信息和農(nóng)作物生長(zhǎng)信息生成農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域的唯一標(biāo)識(shí)符；

步驟s104，執(zhí)行灌溉

根據(jù)步驟三中的灌溉量控制信號(hào)和標(biāo)識(shí)符對(duì)標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)農(nóng)作物生長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物進(jìn)行灌溉。

具體地，penman-monteith計(jì)算公式為:

rn＝(1-α)q-f(5)

其中公式(1)是農(nóng)作作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期t1在0-t2范圍之間的農(nóng)作物需水量計(jì)算公式；

公式(2)是農(nóng)作作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期t1在t2-t范圍之間的農(nóng)作物需水量計(jì)算公式；

上述(1)-(4)中的標(biāo)記依次為：

e——農(nóng)作物需水量(mm/d)；

δ——飽和水汽壓-溫度關(guān)系曲線的斜率，kpa/℃；

da——飽和水汽壓差，kpa；

γ——濕度表常數(shù)，kpa/℃，0.066/kpa℃^-1；

rn——農(nóng)作物表面凈輻射量，mj/m²d；

g——土壤熱通量，mj/m²d；

t——土壤平均溫度，℃；

rh——土壤平均濕度，％；

u2——在地面以上2米高處的風(fēng)速；

α——反射率；

q——太陽(yáng)總輻射量，mj/m2d；

f——地面有效輻射量,mj/m2d；

t1——農(nóng)作物現(xiàn)階段生長(zhǎng)期，d；

t2——農(nóng)作物生長(zhǎng)平均最旺盛期，d；

t——農(nóng)作物平均生長(zhǎng)周期，d。