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一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统技术方案

技术编号:20910238 阅读:23 留言:0更新日期:2019-04-20 08:33
本发明专利技术提供一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,利用中央处理装置、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、二氧化碳传感器、图像采集模块、图像处理模块、比对模块、灌溉模块、显示器和远程监测端对丘陵山地果园内的各区域内的土壤湿度、温度以及二氧化碳浓度、果树图像进行监测,能够实时获知丘陵山地果园内各区域内的土壤湿度、温度和二氧化碳浓度和果树图像,通过比对模块将各个区域内的土壤湿度与对应区域内的土壤湿度阈值进行比较,以实现精准灌溉,与此同时,通过图像采集模块还能实时获知果树图像,以对果树生长过程进行监测,按照丘陵山地的高度划分测试区域不仅能够对丘陵山地内的果树进行精准灌溉,还能节省成本。

An Intelligent Irrigation Decision-making System for Hilly and Mountain Orchards Based on Internet of Things

The invention provides an intelligent irrigation decision-making system for hilly orchards based on the Internet of Things. It uses central processing device, humidity sensor, signal processing circuit, temperature sensor, carbon dioxide sensor, image acquisition module, image processing module, comparison module, irrigation module, display and remote monitoring terminal to measure soil moisture in Hilly orchards. Temperature, carbon dioxide concentration and fruit tree image can be monitored. Soil moisture, temperature and carbon dioxide concentration and fruit tree image in Hilly and mountainous orchards can be obtained in real time. Soil moisture in each region can be compared with soil moisture threshold in corresponding regions by comparison module, so as to achieve precise irrigation. At the same time, image acquisition module can also be used. Real-time image of fruit trees can be obtained to monitor the growth process of fruit trees. According to the height of hilly areas, dividing test areas can not only precisely irrigate fruit trees in Hilly areas, but also save costs.

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统
本专利技术涉及智能测试领域,尤其涉及一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统。
技术介绍
灌溉指用水浇地,主要包括漫灌、喷灌、微喷灌、滴灌等方式。由于我国淡水资源缺乏,因此,果树灌溉时提倡节水灌溉,以最低限度的用水量获得最大的产量或收益。现有技术中,常用的灌溉方法为在土壤中安装湿度传感器,对比湿度传感器数据与土壤最佳湿度,确定是否需要灌溉或灌溉停止。上述方法针对植物对水的需求量不同合理设计,合理利用水资源,避免水资源的浪费;同时,通过湿度传感器准确反映土壤的湿度,使在对植物进行灌溉时,有一个合理的度量,再次避免水资源的浪费。但是,在丘陵山地的复杂地形中,土壤的湿度差异较大,若在每棵果树下的土壤内安装湿度传感器,不仅成本较大,而且容易造成中央处理装置的负荷过大。
技术实现思路
因此,为了解决上述问题,本专利技术提供一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,利用中央处理装置、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、二氧化碳传感器、图像采集模块、图像处理模块、比对模块、灌溉模块、显示器以及远程监测端对丘陵山地果园内的各个区域内的土壤湿度、温度以及二氧化碳浓度、果树图像进行监测,能够实时获知丘陵山地果园内各个区域内的土壤湿度、温度以及二氧化碳浓度和果树图像,并通过比对模块将各个区域内的土壤湿度与对应区域内的土壤湿度阈值进行比较,以实现精准灌溉,与此同时,通过图像采集模块还能实时获知果树图像,以对果树生长过程进行监测。根据本专利技术的一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,其包括中央处理装置、湿度传感器、信号处理电路、温度传感器、二氧化碳传感器、图像采集模块、图像处理模块、比对模块、灌溉模块、显示器以及远程监测端。其中,湿度传感器的输出端与信号处理电路的输入端连接,信号处理电路的输出端与中央处理装置的输入端连接,温度传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接,二氧化碳传感器的输出端与中央处理装置的输入端连接,图像采集模块的输出端与图像处理模块的输入端连接,图像处理模块的输出端与中央处理装置的输入端连接,显示器的输入端与中央处理装置的输出端连接,比对模块的输入端与中央处理装置的输出端连接,比对模块的输出端与灌溉模块的输入端连接,中央处理装置与远程监测端无线通讯连接。将丘陵山地果园按地势高度分为若干区域,在每个区域内均设置有独立的灌溉装置,湿度传感器设置在每个区域的土壤内,用于监测所在区域内土壤湿度,并将监测到的湿度信息传输至信号处理电路,信号处理电路对接收到的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至中央处理装置,中央处理装置将接收到的各个区域土壤湿度信号传输至比对模块,比对模块内设置有与所分若干区域相对应的土壤湿度阈值,比对模块将接收到的湿度信号与该区域所对应的土壤湿度阈值进行比较,若湿度信号小于该区域所对应的土壤湿度阈值,则比对模块发送控制信号至灌溉模块,灌溉模块控制该区域内的独立的灌溉装置对该区域进行灌溉,若湿度信号大于该区域所对应的土壤湿度阈值,则比对模块发送控制信号至灌溉模块,灌溉模块控制该区域内的独立的灌溉装置停止对该区域进行灌溉,温度传感器设置于每个区域内,用于监测所在区域内的温度,二氧化碳传感器设置于每个区域内,用于监测所在区域内的二氧化碳浓度,图像采集模块用于监测每个区域内果树的图像信息。优选的是,湿度传感器设置在每个区域的土壤内,用于监测所在区域内土壤湿度信号,将采集的湿度信号转换为电压信号V0,并将电压信号V0传输至信号处理电路,V1为经过信号处理电路处理后的电压信号,信号处理电路包括信号放大单元和信号滤波单元,湿度传感器的输出端与信号放大单元的输入端连接,信号放大单元的输出端与信号滤波单元的输入端连接,信号滤波单元的输出端与中央处理装置的ADC端口连接。优选的是,信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11。其中,湿度传感器的输出端与电阻R1的一端连接,电阻R1的另一端与集成运放A1的同相输入端连接,电阻R2的一端与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接,电阻R5的一端与集成运放A2的输出端连接,电阻R5的另一端与集成运放A2的反相输入端连接,集成运放A2的同相输入端接地,电阻R5的一端与电阻R9的一端连接,电阻R5的另一端与滑动变阻器R4的一端连接,滑动变阻器R4的另一端与电阻R3的一端连接,电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端还与电阻R6的一端连接,滑动变阻器R11的一端接地,滑动变阻器R11的另一端与电阻R10的一端连接,电阻R10的另一端与电阻R9的另一端连接,电阻R10的另一端还与滑动变阻器R8的一端连接,滑动变阻器R8的一端与集成运放A3的同相输入端连接,滑动变阻器R8的另一端与集成运放A3的反相输入端连接,滑动变阻器R8的另一端还与电阻R7的一端连接,电阻R7的另一端与电阻R6的另一端连接,电阻R7的另一端还与电阻R12的一端连接,电阻R13的一端与集成运放A3的输出端连接,电阻R13的另一端与电阻R12的另一端连接,电阻R14的一端与集成运放A3的输出端连接,电阻R14的另一端与信号滤波单元的输入端连接。优选的是,信号滤波单元包括电阻R15-R21、电容C1-C2以及集成运放A4-A6。其中,信号放大单元的输出端与电阻R15的一端连接,电阻R15的另一端与电阻R17的一端并联后与集成运放A4的同相输入端连接,电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端连接,电阻R16的一端接地,电阻R16的另一端与电阻R21并联后与集成运放A4的同相输入端连接,电阻R21的另一端与集成运放A4的输出端连接,电阻R17的另一端与集成运放A4的输出端并联后与电阻R18的一端连接,电阻R18的另一端与电容C1的一端并联后与集成运放A5的反相输入端连接,电容C1的另一端与集成运放A5的输出端并联后与电阻R19的一端连接,集成运放A5的同相输入端接地,电阻R19的另一端与电容C2的一端并联后与集成运放A6的反相输入端连接,集成运放A6的同相输入端接地,电容C2的另一端与集成运放A6的输出端连接,电阻R20的一端与集成运放A4的反相输入端连接,电阻R20的另一端与集成运放A6的输出端连接,电阻R21的一端与集成运放A4的同相输入端连接,电阻R21的另一端与集成运放A5的输出端连接,集成运放A6的输出端与中央处理装置的ADC端口连接,信号处理单元将处理后的电压信号V1传输至中央处理装置的ADC端口。优选的是,图像处理模块包括图像平滑单元、图像锐化单元、图像增强单元以及图像降噪单元。其中,图像采集模块用于监测每个区域内果树的图像信息,图像采集模块的输出端与图像平滑单元的输入端连接,图像平滑单元的输出端与图像锐化单元的输入端连接,图像锐化单元的输出端与图像增强单元的输入端连接,图像增强单元的输出端与图像降噪单元的输入端连接,图像降噪单元的输出端与中央处理装置的输入端连接。优选的是,将图像采集模块传输至图像处理模块的图像定义为二维函数f(x,y),其中x、y是空间坐标,图像平滑单元对图像f(x,y)进行图像平滑处理,经过图像平本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,其特征在于,所述基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统包括中央处理装置(1)、湿度传感器(2)、信号处理电路(3)、温度传感器(4)、二氧化碳传感器(5)、图像采集模块(6)、图像处理模块(7)、比对模块(8)、灌溉模块(9)、显示器(10)以及远程监测端(11);其中,所述湿度传感器(2)的输出端与所述信号处理电路(3)的输入端连接,所述信号处理电路(3)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述温度传感器(4)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述二氧化碳传感器(5)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述图像采集模块(6)的输出端与所述图像处理模块(7)的输入端连接,所述图像处理模块(7)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述显示器(10)的输入端与所述中央处理装置(1)的输出端连接,所述比对模块(8)的输入端与所述中央处理装置(1)的输出端连接,所述比对模块(8)的输出端与所述灌溉模块(9)的输入端连接,所述中央处理装置(1)与所述远程监测端(11)无线通讯连接;将丘陵山地果园按地势高度分为若干区域,在每个区域内均设置有独立的灌溉装置,所述湿度传感器(2)设置在每个区域的土壤内,用于监测所在区域内土壤湿度,并将监测到的湿度信息传输至所述信号处理电路(3),所述信号处理电路(3)对接收到的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至所述中央处理装置(1),所述中央处理装置(1)将接收到的各个区域土壤湿度信号传输至所述比对模块(8),所述比对模块(8)内设置有与所分若干区域相对应的土壤湿度阈值,所述比对模块(8)将接收到的湿度信号与该区域所对应的土壤湿度阈值进行比较,若湿度信号小于该区域所对应的土壤湿度阈值,则所述比对模块(8)发送控制信号至所述灌溉模块(9),所述灌溉模块(9)控制该区域内的独立的灌溉装置对该区域进行灌溉,若湿度信号大于该区域所对应的土壤湿度阈值,则所述比对模块(8)发送控制信号至所述灌溉模块(9),所述灌溉模块(9)控制该区域内的独立的灌溉装置停止对该区域进行灌溉,所述温度传感器(4)设置于每个区域内,用于监测所在区域内的温度,所述二氧化碳传感器(5)设置于每个区域内,用于监测所在区域内的二氧化碳浓度,所述图像采集模块(6)用于监测每个区域内果树的图像信息。...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,其特征在于,所述基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统包括中央处理装置(1)、湿度传感器(2)、信号处理电路(3)、温度传感器(4)、二氧化碳传感器(5)、图像采集模块(6)、图像处理模块(7)、比对模块(8)、灌溉模块(9)、显示器(10)以及远程监测端(11);其中,所述湿度传感器(2)的输出端与所述信号处理电路(3)的输入端连接,所述信号处理电路(3)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述温度传感器(4)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述二氧化碳传感器(5)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述图像采集模块(6)的输出端与所述图像处理模块(7)的输入端连接,所述图像处理模块(7)的输出端与所述中央处理装置(1)的输入端连接,所述显示器(10)的输入端与所述中央处理装置(1)的输出端连接,所述比对模块(8)的输入端与所述中央处理装置(1)的输出端连接,所述比对模块(8)的输出端与所述灌溉模块(9)的输入端连接,所述中央处理装置(1)与所述远程监测端(11)无线通讯连接;将丘陵山地果园按地势高度分为若干区域,在每个区域内均设置有独立的灌溉装置,所述湿度传感器(2)设置在每个区域的土壤内,用于监测所在区域内土壤湿度,并将监测到的湿度信息传输至所述信号处理电路(3),所述信号处理电路(3)对接收到的湿度信号依次进行信号放大和信号滤波处理后传输至所述中央处理装置(1),所述中央处理装置(1)将接收到的各个区域土壤湿度信号传输至所述比对模块(8),所述比对模块(8)内设置有与所分若干区域相对应的土壤湿度阈值,所述比对模块(8)将接收到的湿度信号与该区域所对应的土壤湿度阈值进行比较,若湿度信号小于该区域所对应的土壤湿度阈值,则所述比对模块(8)发送控制信号至所述灌溉模块(9),所述灌溉模块(9)控制该区域内的独立的灌溉装置对该区域进行灌溉,若湿度信号大于该区域所对应的土壤湿度阈值,则所述比对模块(8)发送控制信号至所述灌溉模块(9),所述灌溉模块(9)控制该区域内的独立的灌溉装置停止对该区域进行灌溉,所述温度传感器(4)设置于每个区域内,用于监测所在区域内的温度,所述二氧化碳传感器(5)设置于每个区域内,用于监测所在区域内的二氧化碳浓度,所述图像采集模块(6)用于监测每个区域内果树的图像信息。2.根据权利要求1所述的基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,其特征在于,所述湿度传感器(2)设置在每个区域的土壤内,用于监测所在区域内土壤湿度信号,将采集的湿度信号转换为电压信号V0,并将电压信号V0传输至所述信号处理电路(3),V1为经过所述信号处理电路(3)处理后的电压信号,所述信号处理电路(3)包括信号放大单元和信号滤波单元,所述湿度传感器(2)的输出端与所述信号放大单元的输入端连接,所述信号放大单元的输出端与所述信号滤波单元的输入端连接,所述信号滤波单元的输出端与所述中央处理装置(1)的ADC端口连接。3.根据权利要求2所述的基于物联网的丘陵山地果园智能灌溉决策系统,其特征在于,所述信号放大单元包括集成运放A1-A3、电阻R1-R3、R5-R7、R9-R10、R12-R14以及滑动变阻器R4、R8、R11;其中,所述湿度传感器(2)的输出端与电阻R1的一端连接,电阻R1的另一端与集成运放A1的同相输入端连接,电阻R2的一端与集成运放A1的反相输入端连接,电阻R2的另一端与集成运放A1的输出端连接,电阻R5的一端与集成运放A2的输出端连接,电阻R5的另一端与集成运放A2的反相输入端连接,集成运放A2的同相输入端接地,电阻R5的一端与电阻R9的一端连接,电阻R5的另一端与滑动变阻器R4的一端连接,滑动变阻器R4的另一端与电阻R3的一端连接,电阻R3的另一端与电阻R2的一端连接,电阻R2的另一端还与电阻R6的一端连接,滑动变阻器R11的一端接地,滑动变阻器R11的另一端与电阻R10的一端连接,电阻R10的另一端与电阻R9的另一端连接,电阻R10的另一端还与滑动变阻器R8...

【专利技术属性】
技术研发人员:不公告发明人
申请(专利权)人:怀化学院
类型:发明
国别省市:湖南,43

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