一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，包括灌溉执行模块、监测模块、控制模块、数据分析终端，其中灌溉执行模块，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；监测模块，用于采集所监测位置的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至控制模块；控制模块，用于接收监测模块发送的农作物生长环境数据，以及将数据发送给数据分析终端，同时接收来自数据分析终端的指令，根据所述指令向所述灌溉执行模块发送相应的控制信号。

An Intelligent Irrigation System for Eco-agriculture Based on Environmental Moisture Monitoring

The invention provides an intelligent irrigation system for ecological agriculture based on environmental moisture monitoring, which includes an irrigation execution module, a monitoring module, a control module and a data analysis terminal. The irrigation execution module is used to provide water and fertilizer for crop growth in farmland. The monitoring module is used to collect the crop growth environment data at the monitored location and to count the crop growth environment. The data is sent to the control module, which receives the crop growth environment data sent by the monitoring module, and sends the data to the data analysis terminal. At the same time, it receives the instructions from the data analysis terminal and sends the corresponding control signals to the irrigation execution module according to the instructions.

【技术实现步骤摘要】
一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统
本专利技术涉及农业
，具体涉及一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统。
技术介绍
目前农业用水效率总体还较低，浪费现象比较普遍、严重。开展田间高效智能灌溉技术这一农业关键共性问题研究，是我国农业可持续发展的重要保证。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，包括灌溉执行模块、监测模块、控制模块、数据分析终端，其中：灌溉执行模块，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；监测模块，用于采集所监测位置的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至控制模块；控制模块，用于接收监测模块发送的农作物生长环境数据，以及将数据发送给数据分析终端，同时接收来自数据分析终端的指令，根据所述指令向所述灌溉执行模块发送相应的控制信号。优选地，所述灌溉执行模块包括灌水器、施肥器、水泵、流量计、管路；其中，所述水泵安装有无线信号接收器，施肥器上安装有电磁阀，电磁阀与无线信号接收器相连接，不同灌溉施肥管路支路负责不同区域的灌溉施肥，不同灌溉施肥管路支路上均安装电磁阀与无线信号接收器；电磁阀负责输水施肥管路的开启和关闭；无线信号接收器负责接收水泵或电磁阀的启闭信号，以控制水泵和电磁阀动作；所述灌溉执行模块通过喷灌、微灌、低压管道提供灌溉和施肥，对于不同的灌溉方式，对应的灌水器分别为喷头、滴头和给水栓。优选地，所述监测模块包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络，传感器节点包括多个传感器，其中传感器类型包括土壤水分传感器、土壤盐分传感器、温度传感器、光照传感器；所述传感器节点负责采集所监测位置的农作物生长环境数据，所述农作物生长环境数据包括土壤含水量、温度、盐分以及光照、温度数据。本专利技术的有益效果为：根据无线传感器网络精准确定不同区域农作物生长环境数据，由数据分析终端进行显示，从而便于用户根据农作物生长环境数据，结合农作物生长规律制定相应的灌溉和施肥措施，输入相应的指令，由控制模块根据数据分析终端的指令向灌溉执行模块发送相应的控制信号，使得灌溉执行模块根据控制信号执行灌溉或者施肥，实现了精准灌溉和施肥，能够杜绝不必要的水肥浪费。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的数据分析终端的结构示意框图。附图标记：灌溉执行模块1、监测模块2、控制模块3、数据显示模块10、指令输入模块20、指令发送模块30。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术实施例提供了一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，包括灌溉执行模块1、监测模块2、控制模块3、数据分析终端4，其中：灌溉执行模块1，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；监测模块2，用于采集所监测位置的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至控制模块3；控制模块3，用于接收监测模块2发送的农作物生长环境数据，以及将数据发送给数据分析终端4，同时接收来自数据分析终端4的指令，根据所述指令向所述灌溉执行模块1发送相应的控制信号1。在一种能够实现的方式中，所述监测模块2包括由汇聚节点和多个传感器节点构成的无线传感器网络。部署完传感器节点后，将所述监测区域划分成多个虚拟方形网格，从每个虚拟方形网格中选取一个距离虚拟方形网格的中心最近的传感器节点作为簇头节点；网络初始化时，每个传感器节点选取距离最近的簇头节点加入簇，完成分簇；在农作物生长环境数据传输阶段，每个簇头节点收集其簇内各传感器节点采集的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至汇聚节点。在一种实施方式中，传感器节点包括多个传感器，其中传感器类型包括土壤水分传感器、土壤盐分传感器、温度传感器、光照传感器；所述传感器节点负责采集所监测位置的农作物生长环境数据，所述农作物生长环境数据包括土壤含水量、温度、盐分以及光照、温度数据。在一种能够实现的方式中，所述灌溉执行模块1包括灌水器、施肥器、水泵、流量计、管路；其中，所述水泵安装有无线信号接收器，施肥器上安装有电磁阀，电磁阀与无线信号接收器相连接，不同灌溉施肥管路支路负责不同区域的灌溉施肥，不同灌溉施肥管路支路上均安装电磁阀与无线信号接收器；电磁阀负责输水施肥管路的开启和关闭；无线信号接收器负责接收水泵或电磁阀的启闭信号，以控制水泵和电磁阀动作；所述灌溉执行模块1通过喷灌、微灌、低压管道提供灌溉和施肥，对于不同的灌溉方式，对应的灌水器分别为喷头、滴头和给水栓。在一种能够实现的方式中，如图2所示，数据分析终端4包括数据显示模块10、指令输入模块20、指令发送模块30，所述数据显示模块10主要用于显示接收到的农作物生长环境数据以及历史农作物生长环境数据，所述指令输入模块20用于供用户输入与灌溉和施肥相关的指令，所述指令发送模块30用于将用户输入的指令发送至控制模块3。在一种实施方式中，用户输入的指令可包括具体位置的水泵或电磁阀的启闭指令。本专利技术上述实施例根据无线传感器网络精准确定不同区域农作物生长环境数据，由数据分析终端进行显示，从而便于用户根据农作物生长环境数据，结合农作物生长规律制定相应的灌溉和施肥措施，输入相应的指令，由控制模块根据数据分析终端的指令向灌溉执行模块发送相应的控制信号，使得灌溉执行模块根据控制信号执行灌溉或者施肥，实现了精准灌溉和施肥，能够杜绝不必要的水肥浪费。在一个实施例中，传感器节点之间通过信息交互，获取同一簇内的邻居节点信息，并构建同簇邻居节点集，其中所述邻居节点位于传感器节点的通信范围内；在农作物生长环境数据传输阶段，传感器节点满足直接发送条件时，传感器节点直接将采集的农作物生长环境数据发送至对应簇头节点，否则，传感器节点在其同簇邻居节点集中选取距离最近的邻居节点作为下一跳节点，将所述采集的农作物生长环境数据发送至下一跳节点，其中所述直接发送条件为：式中，Pi为传感器节点i的当前剩余能量，Pmin为预设的能量下限，Pi0为传感器节点i的初始能量，Simax为传感器节点i所能调节的最大通信距离，D(i,CHi)为传感器节点i到其对应簇头节点CHi的距离，，ρ为预设的基于能量的衰减因子，ρ的取值范围为[0.8,0.9]。本实施例基于传感器节点的能量设定了直接发送条件，创新性地为传感器节点到对应簇头节点的路由方式选择提供了较好的衡量标准，即当传感器节点满足直接发送条件时，传感器节点直接将采集的农作物生长环境数据发送至对应簇头节点，否则，传感器节点在其同簇邻居节点集中选取距离最近的邻居节点作为下一跳节点。传感器节点基于直接发送条件选择合适的路由方式，有利于提高节点间路由的灵活性，减少传感器节点发送农作物生长环境数据的能量消耗，延长传感器节点的工作时间，节省生态农业智能灌溉系统的数据采集成本。在一个实施例中，传感器节点每隔一个时间段Δt获取其下一跳节点的能量和农作物生长环境数据缓存信息，并根据获取的所述能量和农作物生长环境本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，其特征是，包括灌溉执行模块、监测模块、控制模块、数据分析终端，其中：灌溉执行模块，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；监测模块，用于采集所监测位置的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至控制模块；控制模块，用于接收监测模块发送的农作物生长环境数据，以及将数据发送给数据分析终端，同时接收来自数据分析终端的指令，根据所述指令向所述灌溉执行模块发送相应的控制信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，其特征是，包括灌溉执行模块、监测模块、控制模块、数据分析终端，其中：灌溉执行模块，用于为农田提供作物生长所需水、肥料；监测模块，用于采集所监测位置的农作物生长环境数据，并将农作物生长环境数据发送至控制模块；控制模块，用于接收监测模块发送的农作物生长环境数据，以及将数据发送给数据分析终端，同时接收来自数据分析终端的指令，根据所述指令向所述灌溉执行模块发送相应的控制信号。2.根据权利要求1所述的一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，其特征是，所述监测模块包括由汇聚节点和多个部署于设定监测区域的传感器节点构成的无线传感器网络，初始时，传感器节点之间通过信息交互，获取同一簇内的邻居节点信息，并构建同簇邻居节点集，其中所述邻居节点位于传感器节点的通信范围内；在农作物生长环境数据传输阶段，传感器节点满足直接发送条件时，传感器节点直接将采集的农作物生长环境数据发送至对应簇头节点，否则，传感器节点在其同簇邻居节点集中选取距离最近的邻居节点作为下一跳节点，将所述采集的农作物生长环境数据发送至下一跳节点，其中所述直接发送条件为：式中，Pi为传感器节点i的当前剩余能量，Pmin为预设的能量下限，Pi0为传感器节点i的初始能量，Simax为传感器节点i所能调节的最大通信距离，D(i，CHi)为传感器节点i到其对应簇头节点CHi的距离，ρ为预设的基于能量的衰减因子，ρ的取值范围为[0.8，0.9]。3.根据权利要求2所述的一种基于环境水分监测的生态农业智能灌溉系统，其特征是，传感器节点每隔一个时间段Δt获取其下一跳节点的能量和农作物生长环境数据缓存信息，并根据获取的所述能量和农作物生长环境数据缓存信息，判断其下一跳节点是否满足中继条件，若不满足，传感器节点在其同簇邻居节点集中，重新选择一个除该下一跳节点外距离最近的邻...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东锋，于霞，王爽，
申请(专利权)人：南京华渊农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32