基于反馈控制的农田灌溉系统及方法技术方案

一种基于反馈控制的农田灌溉系统及方法，将作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间T、每一生长阶段所需土壤墒情要求值X、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y以及每一生长阶段灌溉限额Z的参数存储至控制中心计算机；控制中心计算机计算出当前作物所处的生长阶段。土壤墒情传感器将农田土壤墒情信息进行收集并通过控制中心计算机将土壤墒情信息与气象信息进行分析判断后控制灌溉，农田可达到自动灌溉的目的。此设计方法实现简单高效，操作直观易懂，节水明显，相比粗放型灌溉可节水40%以上。并可做到真正意义上的少人值守甚至无人值守，大大节约了人工成本。

【技术实现步骤摘要】
基于反馈控制的农田灌溉系统及方法
本专利技术涉及农田水利信息
，具体涉及一种基于反馈控制的农田灌溉系统及方法。
技术介绍
我国作为农业大国，农业用水量约占总用水量的80%左右，但是由于农业灌溉效率普遍低下，水资源的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，并且我国北方各省水资源严重缺乏，多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。
技术实现思路
本专利技术为了克服以上技术的不足，提供了一种实现精准灌溉、提高水资源利用率的基于反馈控制的农田灌溉系统及方法。本专利技术克服其技术问题所采用的技术方案是：本基于反馈控制的农田灌溉方法，包括以下步骤。a)将作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间T、每一生长阶段所需土壤墒情要求值X、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y以及每一生长阶段灌溉限额Z的参数存储至控制中心计算机；b)进行播种，控制中心计算机以播种时间为起始时间点记录时间值T1，控制中心计算机将时间值T1与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分计算得出当前作物所处的生长阶段；c)控制中心计算机接受气象信息，得到未来n日有中到大雨或未来n日有小雨或未来n日无雨的气象信息值；d)若未来n日有中到大雨，则控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，不进行灌溉；e)若未来n日有小雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X1，当实时测量的土壤墒情值X1小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X1大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X1大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉。f)若未来3日无雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X2，当实时测量的土壤墒情值X2小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X2大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X2大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉。g)控制中心计算机将时间值T1与n求和，得到时间值T2，控制中心计算机将时间值T2与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分重新计算得出当前作物所处的生长阶段；h)重复执行步骤c)至步骤g)。上述步骤c)中n取值为3。为了实现合理的施肥，追水，上述步骤a)中将每一阶段作物施肥要求值存储至控制中心计算机，控制中心计算机根据每一阶段作物施肥要求值判断步骤b)之前和/或步骤b)之后是否需要施肥，当需要施肥时，土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X3，当X3小于该段作物施肥要求值中的墒情值时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X3等于该长阶段所需土壤墒情要求值X的80%时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，停止灌溉；当X3大于该阶段作物施肥要求值中的墒情值时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，不进行灌溉。为了实现远程控制，还包括利用远程控制计算机和/或移动智能设备通过GPRS、3G通信模块连接于控制中心计算机以获取土壤墒情传感器测量值并远程控制控制中心计算机的步骤。本基于反馈控制的农田灌系统，包括作物信息管理模块、环境信息管理模块以及智能灌溉模块；所述作物信息管理模块包括控制中心计算机，其存储作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间、每一生长阶段所需土壤墒情要求值、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值以及每一生长阶段灌溉限额的参数；所述环境信息管理模块包括设置于农田中并通过GPRS、3G模块连接于控制中心计算机的土壤墒情传感器以及通过网络连接于控制中心计算机的气象信息数据中心；所述智能灌溉模块包括设置于浇灌水管上并通过GPRS、3G模块连接于控制中心计算机的电磁阀。为了实现远程控制，还包括通过GPRS、3G模块连接于控制中心计算机的远程控制计算机。为了实现远程控制，还包括通过GPRS、3G模块连接于控制中心计算机的移动智能设备。本专利技术的有益效果是：对农田土壤墒情信息进行收集并通过控制中心计算机将土壤墒情信息与气象信息进行分析判断后控制灌溉，农田可达到自动灌溉的目的。此设计方法实现简单高效，操作直观易懂，节水明显，相比粗放型灌溉可节水40%以上。并可做到真正意义上的少人值守甚至无人值守，大大节约了人工成本。附图说明图1为本专利技术的系统连接结构示意图。具体实施方式下面结合附图1对本专利技术做进一步说明。本基于反馈控制的农田灌溉方法，包括以下步骤。a)将作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间T、每一生长阶段所需土壤墒情要求值X、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y以及每一生长阶段灌溉限额Z的参数存储至控制中心计算机；b)进行播种，控制中心计算机以播种时间为起始时间点记录时间值T1，控制中心计算机将时间值T1与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分计算得出当前作物所处的生长阶段；c)控制中心计算机接受气象信息，得到未来n日有中到大雨或未来n日有小雨或未来n日无雨的气象信息值；d)若未来n日有中到大雨，则控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，不进行灌溉；e)若未来n日有小雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X1，当实时测量的土壤墒情值X1小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X1大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X1大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉。f)若未来3日无雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X2，当实时测量的土壤墒情值X2小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X2大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X2大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉。g)控制中心计算机将时间值T1与n求和，得到时间值T2，控制中心计算机将时间值T2与作物每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于反馈控制的农田灌溉方法，其特征在于：包括以下步骤：a)将作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间T、每一生长阶段所需土壤墒情要求值X、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y以及每一生长阶段灌溉限额Z的参数存储至控制中心计算机；b)进行播种，控制中心计算机以播种时间为起始时间点记录时间值T1，控制中心计算机将时间值T1与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分计算得出当前作物所处的生长阶段；c)控制中心计算机接受气象信息，得到未来n日有中到大雨或未来n日有小雨或未来n日无雨的气象信息值；d)若未来n日有中到大雨，则控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，不进行灌溉；e)若未来n日有小雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X1，当实时测量的土壤墒情值X1小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X1大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X1大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉；f)若未来3日无雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X2，当实时测量的土壤墒情值X2小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X2大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X2大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉；g)控制中心计算机将时间值T1与n求和，得到时间值T2，控制中心计算机将时间值T2与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分重新计算得出当前作物所处的生长阶段；h)重复执行步骤c)至步骤g)。...

【技术特征摘要】
1.一种基于反馈控制的农田灌溉方法，其特征在于：包括以下步骤：a)将作物种类、作物生长阶段划分、每一生长阶段时间T、每一生长阶段所需土壤墒情要求值X、每一生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y以及每一生长阶段灌溉限额Z的参数存储至控制中心计算机；b)进行播种，控制中心计算机以播种时间为起始时间点记录时间值T1，控制中心计算机将时间值T1与作物每一生长阶段时间T进行比较，按照作物生长阶段的划分计算得出当前作物所处的生长阶段；c)控制中心计算机接受气象信息，得到未来n日有中到大雨或未来n日有小雨或未来n日无雨的气象信息值；d)若未来n日有中到大雨，则控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀关闭，不进行灌溉；e)若未来n日有小雨，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X1，当实时测量的土壤墒情值X1小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌水管的电磁阀开启，进行灌溉，直至X1大于等于该生长阶段所需土壤墒情要求值X且小于该生长阶段灌溉限额Z时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，停止灌溉；当实时测量的土壤墒情值X1大于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制电磁阀关闭，不进行灌溉；f)若未来3日无雨，即n=3时，则土壤墒情传感器实时测量土壤墒情值X2，当实时测量的土壤墒情值X2小于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y或大于该生长阶段所需土壤墒情要求下限值Y且小于该生长阶段所需土壤墒情要求值X时，控制中心计算机控制连接于浇灌...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙启玉，刘玉峰，邓青，
申请(专利权)人：山东锋士自动化系统有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37