基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统技术方案

本发明专利技术公开了基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，包括：物联网监控模块、智能调控模块、地下滴灌模块滑入吸水保水模块。物联网监控模块通过实时采集的空气温度/湿土壤水分和土壤温度/湿度等信息数据，通过数据传输模块实时传输至智能调控模块，再结合播种的作物及品种给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量，当土壤水分含量不足时向地下滴灌模块发送含有控制滴灌开关的数据信号指令，实现精确的地下滴灌，并由吸水保水模块增强土壤保水性、改良土壤结构、减少土壤水分养分流失；本发明专利技术结合物联网设备监控土壤环境，通过大数据分析智能调节地下滴灌的水肥用量，节省了水资源，提高了水分利用效率，更加经济高效。

Integrative Intelligent System of Water Transfer and Water Conservation for Desertification Control Based on Large Data Analysis

【技术实现步骤摘要】
基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统
本专利技术涉及土地荒漠化治理
，尤其涉及基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统。
技术介绍
草地耕地林地的开发利用过程中需要克服的最大不利因素就是土地的土壤结构不良与土壤含水量较低，如土壤质地过砂或过黏、土壤盐度高等，加上降水少，脆弱的生态环境往往是荒漠化滋生、肆虐的直接原因，气候恶劣与人为过度开发等协同因素的影响使得荒漠化治理难度增加，荒漠化治理迫在眉睫。因此荒漠化土地治理与优化亟需深入开展荒漠化原因研究，并因地制宜地提出针对性治理方案，改善土壤环境与结构，增加土壤稳定含水量，实现农业产量与经济效益的增收增产。地下滴灌技术在很大程度上解决了干燥高温条件下普通滴灌蒸发损失大的问题，提高了水分利用效率，且灌水定额较低时这种提升更为明显，是最为节约水资源的灌溉方式之一。用于农林业的高吸水保水材料通常称为保水剂，保水剂能增强土壤保水性、改良土壤结构、减少土壤水分养分流失、提高水肥利用效率等。本专利技术结合物联网设备监控土壤环境，通过大数据分析智能调节地下滴灌的用水量，节省了水资源，提高了水分利用效率，改善土壤环境与结构，增加土壤稳定含水量，实现农业产量与经济效益的增收增产。
技术实现思路
1.需要解决的技术问题本专利技术需要解决的技术问题在于，提供基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，对物联网传感器设备采集的土壤温湿度、空气温湿度进行大数据分析，通过智能调控使用地下滴灌实现水分的精准高效输运，利用保水剂保持土壤湿度，改善土壤结构，有效治理由于土壤保水性差、干旱程度较高、降水较少引起的土地荒漠化，提高土地荒漠化区域畜牧、林木、农田的产量。2.技术方案为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，包括：物联网监控模块：包括数据采集模块和数据传输模块，用于实时采集的空气温度/湿度、土壤水分和土壤温度/湿度等信息数据；智能调控模块：包括数据分析模块和滴灌控制模块，用于接收物联网监控模块实时采集的信息数据，给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量；地下滴灌模块：包括滴灌结构和防堵模块，用于接收所述滴灌控制模块的数据，将水肥输送到植物根系；吸水保水剂：采用施加有机质的方法，改良土壤质地、凝胶强度以及抗盐性；所述数据采集模块与所述数据传输模块电性连接，所述数据传输模块与所述数据分析模块电性连接，所述数据分析模块与所述滴灌控制模块电性连接，且控制所述地下滴灌模块动作，所述吸水保水剂施加在植物根系周围。优选的是，所述数据采集模块为湿温度传感器。优选的是，所述滴灌结构包括依次连通的首部、反冲洗过滤器、施肥罐、主管、分管、支管、毛管和滴头；所述首部包括依次连通的泵房、过滤器和化肥注入器，以及控制所述泵房的控制单元；所述主管和分管采用地埋布设，且所述主管通过三通给所述分管供水；且若干所述支管与所述分管连通；所述毛管与支管近似垂直布置，其若干所述毛管采用沿支管单向布置。优选的是，所述防堵模块包括真空阀和冲洗阀，所述真空阀安装在所述首部、主管、分管上；所述冲洗阀安装在所述毛管末端对所述毛管进行冲洗。优选的是，所述滴头包括滴头本体和压力补偿片；所述滴头本体底面对称开设有两个锯齿形进水腔，顶面中心开设有窄缝形出水腔，且进水腔和出水腔连通；所述进水腔和出水腔之间安装有所述压力补偿片。优选的是，所述冲洗阀的冲洗流速不小于0.3m/s，且每次冲洗时间为20min。优选的是，所述吸水保水剂为纤维素类、聚丙烯酸(盐)类、淀粉类吸水保水材料的混合物。优选的是，所述地下滴灌模块还包括田间细部；所述田间细部包括但不限于管沟、排水井、检查井、镇墩、支墩和出地桩；所述田间细部设置在滴灌结构的工作范围内。优选的是，所述主管、分管、支管和毛管四级输配水管采用梳状单向布置方式。3.有益效果综上所述的，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的荒漠化治理输水保水一体化智能系统结合物联网设备监控土壤环境，通过大数据分析智能调节地下滴灌的水肥用量，节省了水资源，提高了水分利用效率，更加经济高效；(2)本专利技术的荒漠化治理输水保水一体化智能系统采用真空阀和冲洗阀对四级管网和滴头进行冲洗，避免由于根系入侵、沙石堵塞、地形起伏较大时引起的管网负压而造成的管路堵塞现象；(3)本专利技术的荒漠化治理输水保水一体化智能系统优化了滴头的出口形式、流道大小和出口孔径，采用窄缝出水口形式并配备压力补偿片，有效避免负压堵塞。附图说明图1是本专利技术的原理图；图2是本专利技术的滴灌结构示意图；图3是本专利技术的滴头的机构示意图。具体实施方式以下结合附图进一步说明本专利技术的实施例。请参见附图1至附图3所示，基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，包括：物联网监控模块1：包括数据采集模块11和数据传输模块12，数据传输模块11实时采集的空气温度、空气湿度土壤水分、土壤温度、土壤湿度等土壤环境信息数据，并结合播种的作物及品种进行大数据分析给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量，当土壤水分含量不足时，计算出作物所需水分并根据滴灌的流量转化为滴灌开启时间，然后向滴灌控制模块22发送数据信号指令，指令中含有控制滴灌开关的开启关闭时间，滴灌控制模块22收到数据信号指令后智能控制地下滴灌按照指令开启关闭，进行精确滴灌，补足所需水分；智能调控模块2：包括数据分析模块21和滴灌控制模块22，数据分析模块21，接收数据传输模块12传输的物联网温湿度传感器实时采集的空气温度、空气湿度土壤水分、土壤度、土壤湿度等土壤环境信息数据，并结合播种的作物及品种进行大数据分析给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量，当土壤水分含量不足时，计算出作物所需水分并根据滴灌的流量转化为滴灌开启时间，然后向滴灌控制模块22发送含有控制滴灌开关的开启关闭时间数据信号指令；地下滴灌模块3：包括滴灌结构31和防堵模块32，主要通过滴灌模块31实现根据作物的生长需水规律向土壤中渗水供给作物，减少地表蒸发损失；通过防堵模块32解决滴灌管路运行过程中管路堵塞的问题，提高地下滴灌使用寿命，提高灌水均匀度；吸水保水剂：采用施加有机质的方法，改良土壤质地、凝胶强度以及抗盐性，从而达到增强土壤保水性、改良土壤结构、减少土壤水分养分流失、提高水肥利用效率的目的；所述数据采集模块11与所述数据传输模块12电性连接，所述数据传输模块12与所述数据分析模块21电性连接，所述数据分析模块21与所述滴灌控制模块22电性连接，且控制所述地下滴灌模块3动作，所述吸水保水剂施加在植物根系周围。优选的是，所述数据采集模块11为湿温度传感器，主要用于控制物联网温湿度传感器实时采集的空气温度、空气湿度土壤水分、土壤温度、土壤湿度等土壤环境信息数据。优选的是，所述滴灌结构3包括依次连通的首部4、反冲洗过滤器5、施肥罐6、主管7、分管8、支管9、毛管10和滴头13；所述首部4包括依次连通的泵房、过滤器和化肥注入器，以及控制所述泵房的控制单元为地下滴灌模块3提供水肥运输动力及水肥开关控制；所述主管7和分管7采用地埋布设，且所述主管7通过三通给所述分管8供水；所述支管9采用地面铺设，且若干所述支管9与所述分管7连通；所述毛管10与支管9近似垂直布置，其若干所述毛管10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，其特征在于，包括：物联网监控模块(1)：包括数据采集模块(11)和数据传输模块(12)，数据传输模块(11)实时采集空气温度、空气湿度、土壤水分含量、土壤温度、土壤湿度等土壤环境信息数据，并由；智能调控模块(2)：包括数据分析模块(21)和滴灌控制模块(22)，用于接收物联网监控模块(1)实时采集的信息数据，给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量；地下滴灌模块(3)：包括滴灌结构(31)和防堵模块(32)，用于接收所述滴灌控制(22)模块的数据，将水肥输送到植物根系；吸水保水剂：采用施加有机质的方法，改良土壤质地、凝胶强度以及抗盐性；所述数据采集模块(11)与所述数据传输模块(12)电性连接，所述数据传输模块(12)与所述数据分析模块(21)电性连接，所述数据分析模块(21)与所述滴灌控制模块(22)电性连接，且控制所述地下滴灌模块(3)动作，所述吸水保水剂施加在植物根系周围。

【技术特征摘要】
1.基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，其特征在于，包括：物联网监控模块(1)：包括数据采集模块(11)和数据传输模块(12)，数据传输模块(11)实时采集空气温度、空气湿度、土壤水分含量、土壤温度、土壤湿度等土壤环境信息数据，并由；智能调控模块(2)：包括数据分析模块(21)和滴灌控制模块(22)，用于接收物联网监控模块(1)实时采集的信息数据，给出当前作物所需的水分含量及土壤中现存水分含量；地下滴灌模块(3)：包括滴灌结构(31)和防堵模块(32)，用于接收所述滴灌控制(22)模块的数据，将水肥输送到植物根系；吸水保水剂：采用施加有机质的方法，改良土壤质地、凝胶强度以及抗盐性；所述数据采集模块(11)与所述数据传输模块(12)电性连接，所述数据传输模块(12)与所述数据分析模块(21)电性连接，所述数据分析模块(21)与所述滴灌控制模块(22)电性连接，且控制所述地下滴灌模块(3)动作，所述吸水保水剂施加在植物根系周围。2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，其特征在于：所述数据采集模块(11)为湿温度传感器。3.根据权利要求1所述的基于大数据分析的荒漠化治理输水保水一体化智能系统，其特征在于：所述滴灌结构(3)包括依次连通的首部(4)、反冲洗过滤器(5)、施肥罐(6)、主管(7)、分管(8)、支管(9)、毛管(10)和滴头(13)；所述首部(4)包括依次连通的泵房、过滤器和化肥注入器，以及控制所述泵房的控制单元；所述主管(7)和分管(7)采用地埋布设，且所述主管(7)通过三通给所述分管(8)供水；所述支管(9)采用地面铺设，且若干所述支管(9)与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峰，杨东明，
申请(专利权)人：青海格润信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63