一种基于物联网的农业灌溉系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的农业灌溉系统，控制终端模块用于远程控制信息采集模块和灌溉机，所述控制终端模块通过通讯模块与信息采集模块连接，所述信息采集模块用于采集土壤以及空气信息，所述信息采集模块包括温度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器和空气湿度传感器，所述信息采集模块与信息处理模块连接，所述控制终端模块通过通讯模块与灌溉机连接。该基于物联网的农业灌溉系统，可以根据农户要求结合现场实现喷灌机的启停和远程无线启停以及喷灌机信息管理，该系统分布于所监控的农业灌溉区域每一个灌溉设备点，实现农业灌溉的集中化远程管理调度，节省农户务农时间，提高农业生产效率。

Agricultural irrigation system based on Internet of things

The invention discloses a IOT based agricultural irrigation system, control terminal module for remote control information collection module and irrigation machine, the control terminal module through the communication module is connected with the information collecting module, the information acquisition module is used for collecting soil and air information, the information acquisition module includes a temperature sensor, the soil moisture sensor, light intensity sensor and air humidity sensor, the information acquisition module is connected with the information processing module, the control terminal module through the communication module is connected with the irrigation machine. Based on the Internet of things agricultural irrigation system, farmers can according to the requirements with the site sprinkler start and stop and start and stop and sprinkling machine remote wireless information management, the system of distribution in the agricultural irrigation area monitoring every irrigation equipment, realize the centralized remote management of agricultural irrigation scheduling, saving farmers' time. To improve the efficiency of agricultural production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业灌溉
，具体涉及一种基于物联网的农业灌溉系统。
技术介绍
在我国东部地区，尤其是沿海地区已经实现大面积土地种植，并且大部分农田完成膜下滴灌改造工程。但此类灌溉设备均分布在距离相对较远的种植区，分布区域不仅广而且较为零散。长期以来，农业灌溉一直处于人工管理阶段，这种管理方式费时费力，显然已经不能满足大生产模式的要求。又由于农户到灌溉设备地点受地形、天气、交通等复杂的环境状况影响，不能及时进行农业灌溉作业，灌溉作业时尽管配备大量的人员进行巡井，但不能在定量上及时了解灌溉情况以及灌溉设备的运行情况。目前，推进互联网农业生产中，围绕农业“一区一镇”建设，重点推进农业物联网示范工程，积极探索可持续发展的农业物联网应用模式，加快RFID电子标签、远程监控、无线传感监测、二维码等现代信息技术推广应用，积极推进物联网在现代生态循环农业发展中的应用，集成推广智能控温、控水、控肥、控病、控湿等智能手段，到2020年，建成100个可借鉴的农业物联网示范点。目前一些用于农业灌溉的自动化系统，对于土地以及当时的气候了解不详，本不该灌溉却进行灌溉，造成了资源的浪费，不利于节省农户的时间，降低了生产的效率；而且智能化程度不高，控制的数据误差大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于物联网的农业灌溉系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于物联网的农业灌溉系统，包括控制终端模块、通讯模块、信息处理模块、信息采集模块和田间检测模块；所述控制终端模块用于远程控制信息采集模块和灌溉机，所述控制终端模块通过通讯模块与信息采集模块连接；所述信息采集模块用于采集土壤以及空气信息；所述信息采集模块包括温度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器和空气湿度传感器，所述温度传感器用于采集外界的温度参数，所述土壤水分传感器用于采集土壤的水分参数，所述光照强度传感器用于采集光照强度参数，所述空气湿度传感器用于采集空气的湿度参数，所述信息采集模块与信息处理模块连接；所述信息处理模块用于处理信息采集模块所采集的参数，所述控制终端模块通过通讯模块与灌溉机连接；所述田间检测模块用于检测和获取田间作物的信息；所述田间检测模块通过通讯模块与控制终端模块连接。进一步，所述控制终端模块包括电脑、手机应用服务器、通讯服务器和路由器，所述通信服务器与路由器信号连接，所述手机与通信服务器信号连接，所述应用服务器与通信服务器信号来接，所述电脑与应用服务器信号连接。进一步，所述通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块；所述无线通讯模块和有线通讯模块均用于控制终端模块、信息处理模块、信息采集模块三者相互信号的传输。所述田间检测模块包括RFID电子标签、激光编码扫描仪、红外线摄像头、田间现场检测仪；所述的RFID电子标签安装在RFID电子标签标牌上，RFID电子标签标牌安装在田间杆塔上；所述RFID电子标签用于标示和储存田间作物的信息；所述激光编码扫描仪扫描RFID电子标签后通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述红外线摄像头采用铰接式安装在田间杆塔上，用于采集田间作物图像信息，并通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述田间现场检测仪通过支架安装在田间土壤上面，用于检测田间作物生长过程中的信息，并通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述田间现场检测仪设置有信号接收模块和信号发送模块，所述信号接收模块通过信号连接信号发送模块。进一步，所述灌溉机设置有调频电机；所述调频电机设置有跳频混合信号调整模块和同步正交跳频信号盲源分离模块；所述跳频混合信号调整模块和同步正交跳频信号盲源分离模块均通过通讯模块与控制终端模块连接；所述跳频混合信号调整模块用于对跳频混合信号时频域矩阵进行预处理；所述同步正交跳频信号盲源分离模块用于对同步正交跳频信号进行盲源分离。进一步，对跳频混合信号时频域矩阵进行预处理方法包括：第一步，对进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将幅值小于门限ε的值置0，得到门限ε的设定可根据接收信号的平均能量来确定；第二步，找出p时刻(p＝0,1,2,…P-1)非零的时频域数据，用表示，其中表示p时刻时频响应非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bM(p,q)]T，其中进一步，对同步正交跳频信号进行盲源分离方法包括：(A)，利用含有M个阵元的阵列天线接收来自多个同步正交跳频电台的跳频信号，对每一路接收信号进行采样，得到采样后的M路离散时域混合信号(B)，对M路离散时域混合信号进行重叠加窗短时傅里叶变换，得到M个混合信号的时频域矩阵其中P表示总的窗数，Nfft表示FFT变换长度；(C)，对步骤(B)中得到的跳频混合信号时频域矩阵进行预处理；(D)，利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率；在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即：N^=round(1pΣp=0P-1N^p);]]>找出的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用表示第l段相连ph的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：a^n(l)=1p‾h(1)·Σp=1,p≠php‾h(1)bn,p0l=1,1p‾h(l)-p‾h(l-1)·Σp=p‾h(l-1)+1,p≠php‾h(l)bn,p0(p)l>1,,n=1,2,...,N^]]>这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：f^c,n(l)=1p‾h(1)·Σp=1,p≠php‾h(1)fon(p)l=1,1p‾h(1)-p‾h(l-1)·Σp=p‾h(l-1)+1,p≠php‾h(l)fon(p)l>1,,n=1,2,...,N^;]]>(E)，根据步骤(D)估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号；(F)，对不同跳频点之间的时频域跳频源信号进行拼接；估计第l跳对应的个入射角度，用表示第l跳第n个源信号对应的入射角度，的计算公式如下：θ^n(l)=1M-1Σm=2Msin-1[angle(a^n,m(l)/a^n,m-1(l))*c2πf^c,n(l)d],n=1,2,...,N^]]>本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于物联网的农业灌溉系统，包括控制终端模块、通讯模块、信息处理模块和信息采集模块，其特征在于，所述基于物联网的农业灌溉系统还包括田间检测模块；所述控制终端模块用于远程控制信息采集模块和灌溉机，所述控制终端模块通过通讯模块与信息采集模块连接；所述信息采集模块用于采集土壤以及空气信息；所述信息采集模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块用于处理信息采集模块所采集的参数，所述控制终端模块通过通讯模块与灌溉机连接；所述田间检测模块用于检测和获取田间作物的信息，所述田间检测模块通过通讯模块与控制终端模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的农业灌溉系统，包括控制终端模块、通讯模块、信息处理模块和信息采集模块，其特征在于，所述基于物联网的农业灌溉系统还包括田间检测模块；所述控制终端模块用于远程控制信息采集模块和灌溉机，所述控制终端模块通过通讯模块与信息采集模块连接；所述信息采集模块用于采集土壤以及空气信息；所述信息采集模块与信息处理模块连接，所述信息处理模块用于处理信息采集模块所采集的参数，所述控制终端模块通过通讯模块与灌溉机连接；所述田间检测模块用于检测和获取田间作物的信息，所述田间检测模块通过通讯模块与控制终端模块连接。2.如权利要求1所述的基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，所述控制终端模块包括电脑、手机应用服务器、通讯服务器和路由器；所述通信服务器与路由器信号连接；所述手机与通信服务器信号连接；所述应用服务器与通信服务器信号连接；所述电脑与应用服务器信号连接；所述通讯模块包括无线通讯模块和有线通讯模块；所述无线通讯模块和有线通讯模块均用于控制终端模块、信息处理模块、信息采集模块三者相互信号的传输；所述信息采集模块包括温度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器和空气湿度传感器；所述温度传感器、土壤水分传感器、光照强度传感器和空气湿度传感器均与信息处理模块连接；所述温度传感器用于采集外界的温度参数；所述土壤水分传感器用于采集土壤的水分参数；所述光照强度传感器用于采集光照强度参数；所述空气湿度传感器用于采集空气的湿度参数。3.如权利要求1所述的基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，所述田间检测模块包括RFID电子标签、激光编码扫描仪、红外线摄像头、田间现场检测仪；所述的RFID电子标签安装在RFID电子标签标牌上，RFID电子标签标牌安装在田间杆塔上；所述RFID电子标签用于标示和储存田间作物的信息；所述激光编码扫描仪扫描RFID电子标签后通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述红外线摄像头采用铰接式安装在田间杆塔上，用于采集田间作物图像信息，并通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述田间现场检测仪通过支架安装在田间土壤上面，用于检测田间作物生长过程中的信息，并通过通讯模块将数据发送至控制终端模块；所述田间现场检测仪设置有信号接收模块和信号发送模块，所述信号接收模块通过信号连接信号发送模块。4.如权利要求1所述的基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，所述灌溉机设置有调频电机；所述调频电机设置有跳频混合信号调整模块和同步正交跳频信号盲源分离模块；所述跳频混合信号调整模块和同步正交跳频信号盲源分离模块均通过通讯模块与控制终端模块连接；所述跳频混合信号调整模块用于对跳频混合信号时频域矩阵进行预处理；所述同步正交跳频信号盲源分离模块用于对同步正交跳频信号进行盲源分离。5.如权利要求4所述的基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，对跳频混合信号时频域矩阵进行预处理方法包括：第一步，对进行去低能量预处理，即在每一采样时刻p，将幅值小于门限ε的值置0，得到门限ε的设定可根据接收信号的平均能量来确定；第二步，找出p时刻(p＝0,1,2,…P-1)非零的时频域数据，用表示，其中表示p时刻时频响应非0时对应的频率索引，对这些非零数据归一化预处理，得到预处理后的向量b(p,q)＝[b1(p,q),b2(p,q),…,bM(p,q)]T，其中6.如权利要求4所述的基于物联网的农业灌溉系统，其特征在于，对同步正交跳频信号进行盲源分离方法包括：(A)，利用含有M个阵元的阵列天线接收来自多个同步正交跳频电台的跳频信号，对每一路接收信号进行采样，得到采样后的M路离散时域混合信号m＝1,2,…,M；(B)，对M路离散时域混合信号进行重叠加窗短时傅里叶变换，得到M个混合信号的时频域矩阵p＝0,1,…,P-1,q＝0,1,…,Nfft-1，其中P表示总的窗数，Nfft表示FFT变换长度；(C)，对步骤(B)中得到的跳频混合信号时频域矩阵进行预处理；(D)，利用聚类算法估计每一跳的跳变时刻以及各跳对应的归一化的混合矩阵列向量、跳频频率；在p(p＝0，1，2，…P-1)时刻，对表示的频率值进行聚类，得到的聚类中心个数表示p时刻存在的载频个数，个聚类中心则表示载频的大小，分别用表示；对每一采样时刻p(p＝0，1，2，…P-1)，利用聚类算法对进行聚类，同样可得到个聚类中心，用表示；对所有求均值并取整，得到源信号个数的估计即：找出的时刻，用ph表示，对每一段连续取值的ph求中值，用表示第l段相连ph的中值，则表示第l个频率跳变时刻的估计；根据估计得到的以及第四步中估计得到的频率跳变时刻估计出每一跳对应的个混合矩阵列向量具体公式为：这里表示第l跳对应的个混合矩阵列向量估计值；估计每一跳对应的载频频率，用表示第l跳对应的个频率估计值，计算公式如下：(E)，根据步骤(D)估计得到的归一化混合矩阵列向量估计时频域跳频源信号；(F)，对不同跳频点之间的时频域跳频源信号进行拼接；估计第l跳对应的个入射角度，用表示第...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶永伟，
申请(专利权)人：叶永伟，
类型：发明
国别省市：浙江;33