一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接，所述的云平台由计算模块、信息反馈模块、自动执行模块组成，所述的智能手机客户端由信息输入模块、监测模块、手动操作模块组成，利用云平台和智能手机搭建系统，结合作物不同的生长阶段、实际蒸腾量和土壤中可用水含量综合评估作物根区土壤水分的亏缺程度，并根据其亏缺程度进行灌溉控制，可以准确、及时、精准的控制灌溉行为，实现节水灌溉。

Automatic irrigation control system based on cloud platform and smart phone

The invention discloses a cloud platform and automatic irrigation control system based on intelligent mobile phone, including: cloud platform, intelligent mobile phone client, weather data, soil moisture sensor, irrigation actuator, the intelligent mobile phone client through network connection with the cloud platform, the weather data through a network connection with the cloud platform the soil moisture sensor is connected through a network and cloud platform, the irrigation actuator connected with the cloud platform, the cloud platform consists of calculation module, feedback module, automatic execution module, the intelligent mobile phone client by information input module, monitoring module, manual operation module, the system is build up based on cloud platform and intelligent mobile phone, combined with the water content of the comprehensive evaluation of soil crop root zone water in different growth stages, actual crop transpiration and soil It can control irrigation behavior accurately, timely and precisely, and realize water saving irrigation according to the degree of deficit and the irrigation control according to the degree of deficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统
本专利技术涉及农业灌溉
，具体为一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统。
技术介绍
灌溉行为的实施一般需要考虑3个因素：作物的生长阶段、蒸腾量、土壤中可用水含量。但是目前市场上常见的灌溉控制系统大多会考虑蒸腾量和土壤水分含量，很少将作物各生长阶段对水分的不同需求考虑进去，而且只考虑土壤水分含量，不考虑土壤中可用水的含量也会导致灌溉量和作物的实际需求不相符情况的发生。因此本专利技术综合考虑3个决定灌溉的影响条件，根据作物不同的生长阶段需求、实际蒸腾量和土壤中可用水含量综合评估作物根区土壤水分的亏缺程度，并根据其亏缺程度进行灌溉控制，可以准确、及时、精准的控制灌溉行为，实现节水灌溉。涉及到的控制理论如下：1.作物生长阶段的确定：作物在整个生长过程中一般分成几个典型的生长阶段，可以用生长系数KC来表示，每种作物都有特定的生长系数；不同的生长阶段对应的生长系数各不相同，利用生长系数来反映作物各个生长阶段需水量的变化；作物何时进入某一典型生长阶段，可以通过积温GDD反映出来，当累计积温到达某一值时，就代表作物进入了某一个特定的生长阶段，所以可以根据积温来衡量当前的生长系数KC，然后根据KC所反映的作物需水量进行灌溉量调整。作物积温GDD可以根据公式(1)进行计算。公式(1)中GDD代表积温，Tmax代表每日最高温度，Tmin代表每日最低温度，Tbase代表基础温度，每种作物都有特定的基础温度。2.蒸腾量的确定：作物的理论蒸腾量ET0可以根据本地的天气数据利用彭曼公式计算得到，但是还需要根据生长系数KC进行调整才能得到实际蒸腾量ETC，ETC可以根据公式(2)进行计算。ETC＝KCET0(2)3.土壤可用水含量：土壤含水量并不等于作物可以使用的含水量，作物能够利用的含水量是指有效水含量AWC，它等于土壤含水量FC和凋萎含水量WP之差，所以只有土壤中的有效水才是作物真正可以使用的水，不同的土壤类型都有与之对应的凋萎含水量，当土壤中含水量达到调萎含水量时，可以认为土壤可用水含量为0％。土壤有效水含量可以根据公式(3)计算得到，土壤可用水含量利用公式(4)计算得到。AWC＝FC-WP(3)公式(4)中，AWCt代表当前土壤可用水含量，AWCy代表前一日土壤可用水含量，RF代表自然降水量，IR代表灌溉水量，代表前一日蒸腾量。当前的自动灌溉控制系统多种多样，但是大致可以分为两大类：第一，利用计算机平台搭载控制系统，这种方式通过各种环境及土壤水分传感器检测环境及土壤水分信息，再通过中间信息传递设备将数据传输到计算机上，利用计算机搭载的控制系统进行分析并得出控制策略，然后再将数据传输到执行机构进行灌溉控制；第二，直接利用单片机或PLC等硬件设备运行控制系统，各种传感器和执行机构直接和其进行连接，单片机或PLC通过内置的控制逻辑进行分析和运算，得出控制方式并通过执行机构进行灌溉控制。以上两种控制系统均存在一定的缺陷和不足：一、利用计算机平台搭载控制系统，该模式下，计算机可以运行较为复杂的控制算法，控制精度相对较高，但是系统构建相对复杂，用户需要购买计算机搭载控制系统；二、利用单片机或PLC等硬件设备直接运行控制系统，该模式下，系统构建相对简单，但时由于单片机及PLC性能相对较低，无法运行复杂的控制算法，控制逻辑相对简单，控制精度相对较差。此外，以上两种控制系统都存在一个共同的不足，那就是管理方式不灵活，管理者很难实时的监视系统的运行状态，没办法做到随时随地的进行监视、管理和控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，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：一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接。进一步的，所述的云平台由计算模块、信息反馈模块、自动执行模块组成。进一步的，所述的智能手机客户端由信息输入模块、监测模块、手动操作模块组成。进一步的，一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，其工作步骤如下：第一步，通过手机客户端进行初始化，注册地块位置信息，方便云平台获取当地的天气数据，为计算蒸腾量和积温做准备；第二步，通过手机客户端配置种植信息，即作物种类、定值时间，方便云平台计算积温GDD，并根据积温值的变化调整生长系数KC；第三步，通过手机客户端设定土壤类型：壤土、砂土、粘土、壤砂土、砂壤土、粘壤土等，云平台可以根据用户指定的土壤类型自动匹配调萎含水量值，为计算土壤可用水含量做准备；第四步，通过手机客户端设定灌溉类型：高压喷灌、低压喷灌、滴灌，云平台根据不同灌溉类型设定灌溉水利用率，高压喷灌利用率为75％，低压喷灌利用率为80％，滴灌利用率为90％，此外，自然降水利用率也设定为90％；第五步，云平台计算积温GDD，蒸腾量ETC，土壤可用水含量AWCt，并可以利用智能手机实时查询相关信息，当发生自然降水、执行灌溉、作物生长阶段变化、土壤水分亏缺率低于设定值等状态突变时向智能手机推送信息；第六步，当土壤水分亏缺率低于设定值时，云平台向灌溉执行器发送命令，开启灌溉程序，同时在土壤水分亏缺率高30％时，云平台可以随时执行智能手机发送的灌溉命令，根据命令进行灌溉。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.用户可以通过智能手机向云平台输入地块位置信息、土壤类型、作物种类、定值时间、灌溉类型等相关信息，为云平台计算土壤水分亏缺率提供计算基准；2.智能手机能够从云平台实时下载显示当前土壤内有效水含量、土壤水分亏缺率、土壤类型、作物种类、定植时间、当前所处生长阶段、历史积温、历史用水量等信息；3.云平台根据云平台积温GDD，蒸腾量ETC，土壤可用水含量AWCt，实时计算土壤可用水含量和土壤水分亏缺率，为灌溉控制提供参考；4.当土壤水分亏缺率高于30％时，可以利用智能手机通过云平台控制灌溉执行器进行灌溉；5.当作物生长阶段发生变化、执行灌溉、自然降水等突发事件发生后，可以由云平台发送推送信息到用户的智能手机，作为即时的提醒，方便用户随时掌握作物生长状态；6.当云平台计算出土壤水分亏缺率低于设定值时，可以控制灌溉执行器进行灌溉并发送信息到用户智能手机。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术的工作流程示意图；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1、2，本专利技术提供一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接。进一步的，所述的云平台由计算模块、信息反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，其特征在于：所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，其特征在于：所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接。2.根据权利要求1所述的一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，其特征在于：所述的云平台由计算模块、信息反馈模块、自动执行模块组成。3.根据权利要求1所述的一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，其特征在于：所述的智能手机客户端由信息输入模块、监测模块、手动操作模块组成。4.根据权利要求1所述的一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，其特征在于：其工作步骤如下：第一步，通过手机客户端进行初始化，注册地块位置信息，方便云平台获取当地的天气数据，为计算蒸腾量和积温做准备；第二步，通过手机客户端配置种植信息，即作物种类、定值...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁洪波，朱和政，蔡振江，赵炎华，郭伟亮，
申请(专利权)人：河北泽润信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13