一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统及灌溉方法技术方案

一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，包括中央处理模块、移动监测模块以及分布在种植区各个节点处的施水模块，中央处理模块、移动监测模块以及施水模块之间通过带有短报文通信功能和定位功能的的北斗RDSS业务进行通信；施水模块包括固定型通信终端、施水单元以及节点传感器组，节点传感器组收集种植区的节点数据并将节点数据传输给固定型通信终端，固定型通信终端通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输，固定型通信终端接收从中央处理模块发出的控制信号并传输给施水单元。采用上述技术方案，在广袤偏远的风沙干旱环境，也能实现精准灌溉并保持灌溉系统的稳定性，另外，本发明专利技术还提供了相应的精准灌溉方法。

【技术实现步骤摘要】
一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统及灌溉方法
本专利技术涉及作物灌溉
，尤其是一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统及灌溉方法。
技术介绍
农业是国民经济的基础。我国是农业大国，同时也是贫水大国，尤其是风沙干旱环境，水资源更为紧缺。节约用水、高效用水，是开展农作物种植的广泛需求。传统的粗放型大水漫灌，会造成水资源的巨大浪费。灌溉的原则是：灌溉量、灌溉次数和时间应根据所种植植物的需水特性、生长阶段、气候、土壤条件而定，根据植物的需求进行适时、适量、合理的灌溉操作。精准灌溉是在土壤、气候、作物、水源和灌溉设施等约束条件下，通过对灌溉方式、时机、速度、水量等实施精准控制，使种植植物保持在适宜生长的最佳状态，实现灌溉的最优化控制。近年来，已经有一些喷灌、微灌、渗灌等灌溉技术得到应用，取得了良好的经济效益和社会效益，但仍然普遍存在灌溉效率低下和用水浪费的问题，主要原因在于这些节水灌溉的控制方式多是人工手动控制，或利用定时器控制，自动化程度低，灌溉量依靠经验，缺乏科学管理，节水不彻底，阻碍了节水灌溉的进一步推广。一些灌溉技术应用无线通讯模块、构建物联网进行数据传输，由中央处理器控制输水设备运行，甚至通过构建数学模型，来进行灌溉的自动控制，提高了灌溉控制的精准，但在实际应用中仍存在一些问题，如：无线通讯模块受地域信号的影响较大，存在信号传输不稳定的问题；或需要布设地面数据传输设施，基础设施投入较大；在广袤偏僻、人烟稀少的荒漠、戈壁中，因地面基站较少，无线数据网络覆盖面匮乏，使用有线网络又会带来基建成本高、维护困难，难以实现较为准确的定位、跟踪与监控，因此，需要改进。
技术实现思路
本专利技术目的是针对广阔偏僻的风沙干旱种植地域，提供一种可实时监控、可变量实施、可人工干预、并适用于风沙干旱环境植物种植的精准灌溉系统及灌溉方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，包括中央处理模块、移动监测模块以及分布在种植区各个节点处的施水模块，所述中央处理模块、移动监测模块以及施水模块之间通过带有短报文通信功能和定位功能的的北斗RDSS业务进行通信；所述施水模块包括固定型通信终端、施水单元以及节点传感器组，所述节点传感器组收集种植区的节点数据并将节点数据传输给固定型通信终端，所述固定型通信终端通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输，所述固定型通信终端接收从中央处理模块发出的控制信号并传输给施水单元；所述移动监测模块包括无人机，所述无人机上设有巡视摄像头以及无人机通信终端，所述无人机通信终端接收巡视摄像头的影像数据并通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输。进一步的，所述中央处理模块为北斗指挥型用户机。根据权利要求1所述的应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：所述固定型通信终端包括主控单元、存储单元、短报文信息处理单元、电源单元、用户输入单元以及用户输出单元。进一步的，所述节点传感器组包括采集器，所述施水单元包括流量开关、储水装置、增压水泵、流量传感器以及灌溉水管，所述灌溉水管的输入端连接储水装置，所述流量传感器、增压水泵以及流量开关设置在灌溉水管上，所述灌溉水管的输出端分出若干灌溉子管；用户输入单元通过串行RS232通信数据线与节点传感器组的采集器相连接；用户输出单元通过串行RS485通信数据线与施水单元的增压水泵以及流量开关相连接。进一步的，所述节点传感器组包括土壤湿度传感器、温度传感器以及风速传感器，所述土壤湿度传感器的感应部位设于地表以下5～10cm处，温度传感器的感应部位设于地表，风速传感器的感应部位设于地表以上10～30cm处；所述储水装置设置于地表30cm以上。进一步的，所述移动监测模块还包括移动型通信终端，所述移动型通信终端包括安卓手机，所述安卓手机上以及固定型通信终端上皆设有北斗蓝牙通信单元，移动型通信终端与固定型通信终端之间通过蓝牙进行连接。进一步的，所述北斗蓝牙通信单元为基于STM32单片机为核心的蓝牙通信模块并兼容北斗RDSS工作模式。一种适用于风沙干旱环境植物种植的精准灌溉方法，包括以下步骤：S1：在风沙干旱环境种植区内设置若干个灌溉节点，每个灌溉节点设置节点传感器组、施水单元以及固定型通信终端，节点传感器组用于感知灌溉节点处的温度、土壤湿度以及风速并传输给固定型通信终端，固定型通信终端通过带有短报文通信功能和定位功能的北斗RDSS业务远程传输给中央处理模块；S2：中央处理模块将从节点传感器组处收到的数据与中央处理模块设定的自动灌溉数据进行对比与分析，自动计算灌溉量；S3：中央处理模块通过北斗RDSS业务将控制信号远程输送给固定型通信终端，固定型通信终端将收到的控制信号传输给施水单元实现灌溉节点的自动灌溉。进一步的，还包括以下步骤：A1：无人机在灌溉节点上空进行巡视，无人机上的无人机通信终端将巡视影像和位置信息通过北斗RDSS业务远程传输给中央处理模块:；A2：作业人员结合影像中种植物的长势，通过中央处理模块向固定型通信终端远程传输控制信号，固定型通信终端将收到的控制信号传输给施水单元进行种植物的灌溉。进一步的，还包括以下步骤：B1：作业人员手持移动型通信终端在种植区内进行巡查，移动型通信终端通过与灌溉节点处的固定型通信终端蓝牙连接来获取节点传感器组数据；B2：作业人员结合种植物的长势，通过移动型通信终端向固定型通信终端传输控制信号，固定型通信终端将收到的控制信号传输给施水单元进行种植物的灌溉。本专利技术的有益效果是，针对风沙干旱环境种植区，利用北斗系统的定位与短报文功能，在广袤偏远地区，构建起可靠的精准灌溉系统，实现种植物的精准灌溉，该方案能显著提高水资源的利用率，在戈壁沙漠地带尤其重要，降低作业人员的劳动强度，并且采用带短报文通信功能的北斗系统来传输数据，在偏远地带，也能保证数据传输的稳定性。附图说明图1为本专利技术的模块示意图。图2为本专利技术实施例中罗布麻的灌溉区域划分图。图3为施水单元的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行说明。如图1所示，一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，包括中央处理模块、移动监测模块以及分布在种植区各个节点处的施水模块，中央处理模块、移动监测模块以及施水模块之间通过带有短报文通信功能和定位功能的的北斗RDSS业务进行通信。中央处理模块为北斗指挥型用户机，主机可选用预装WINDOWS系统的服务器或预装WINDOWS系统的客户端，北斗指挥型用户机能存储种植物的灌溉数学模型，并将收到的数据与数据模型进行对比，进而计算出需要灌溉量。施水模块包括固定型通信终端、施水单元以及节点传感器组。固定型通信终端包括主控单元、存储单元、短报文信息处理单元、电源单元、用户输入单元以及用户输出单元。节点传感器组包括土壤湿度传感器、温度传感器风速传感器以及采集器；如图3所示，施水单元包括流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：包括中央处理模块、移动监测模块以及分布在种植区各个节点处的施水模块，所述中央处理模块、移动监测模块以及施水模块之间通过带有短报文通信功能和定位功能的的北斗RDSS业务进行通信；/n所述施水模块包括固定型通信终端、施水单元以及节点传感器组，所述节点传感器组收集种植区的节点数据并将节点数据传输给固定型通信终端，所述固定型通信终端通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输，所述固定型通信终端接收从中央处理模块发出的控制信号并传输给施水单元；/n所述移动监测模块包括无人机，所述无人机上设有巡视摄像头以及无人机通信终端，所述无人机通信终端接收巡视摄像头的影像数据并通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：包括中央处理模块、移动监测模块以及分布在种植区各个节点处的施水模块，所述中央处理模块、移动监测模块以及施水模块之间通过带有短报文通信功能和定位功能的的北斗RDSS业务进行通信；
所述施水模块包括固定型通信终端、施水单元以及节点传感器组，所述节点传感器组收集种植区的节点数据并将节点数据传输给固定型通信终端，所述固定型通信终端通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输，所述固定型通信终端接收从中央处理模块发出的控制信号并传输给施水单元；
所述移动监测模块包括无人机，所述无人机上设有巡视摄像头以及无人机通信终端，所述无人机通信终端接收巡视摄像头的影像数据并通过北斗RDSS业务与中央处理模块进行数据传输。


2.根据权利要求1所述的应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：所述中央处理模块为北斗指挥型用户机。


3.根据权利要求1所述的应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：所述固定型通信终端包括主控单元、存储单元、短报文信息处理单元、电源单元、用户输入单元以及用户输出单元。


4.根据权利要求3所述的应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：所述节点传感器组包括采集器，所述施水单元包括流量开关、储水装置、增压水泵、流量传感器以及灌溉水管，所述灌溉水管的输入端连接储水装置，所述流量传感器、增压水泵以及流量开关设置在灌溉水管上，所述灌溉水管的输出端分出若干灌溉子管；
用户输入单元通过串行RS232通信数据线与节点传感器组的采集器相连接；用户输出单元通过串行RS485通信数据线与施水单元的增压水泵以及流量开关相连接。


5.根据权利要求4所述的应用北斗短报文通信功能的精准灌溉系统，其特征在于：所述节点传感器组包括土壤湿度传感器、温度传感器以及风速传感器，所述土壤湿度传感器的感应部位设于地表以下5～10cm处，湿度传感器的感应部位设于地表，风速传感器的感应部位设于地表以上10～30cm处；所述储水装置设置于地表30cm以上。


6.根据权利要求1所述的应用北...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉亭，梁生，王玉涛，陈素红，朱平，张凯，王霞，
申请(专利权)人：广东食品药品职业学院，
类型：发明
国别省市：广东;44