一种基于物联网的智能化农业浇灌系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块。本发明专利技术提供的基于物联网的智能化农业浇灌系统，通过大棚内各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤湿度和土壤温度进行采集和处理，分析大棚内土壤的浇灌比例系数，并根据土壤的浇灌比例系数提取各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，进而获取大棚所占面积对应的浇灌量，提高了对土壤浇灌量的准确性，能够合理的根据当前大棚内的环境参数分析出大棚需水量，避免土壤过干或过湿，大大提高了各时间段下土壤浇灌量的精准控制。

An intelligent agricultural irrigation system based on Internet of things

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的智能化农业浇灌系统
本专利技术属于农业浇灌
，涉及到一种基于物联网的智能化农业浇灌系统。
技术介绍
农业灌溉方式一般可分为为传统的地面灌溉、普通喷灌以及微灌。传统地面灌溉包括畦灌、沟灌、淹灌和漫灌，但这类灌溉方式往往耗水量大、水的利用力较低，属于一种不合理的农业灌溉方式，普通喷灌技术是中国农业生产中较普遍的灌溉方式，但普通喷灌技术的水的利用效率也不高，而现代农业微灌溉技术包括微喷灌、滴灌、渗灌等。这些灌溉技术一般节水性能好、水的利用率较传统灌溉模式高。目前采用上述的灌溉方式，无法对大棚内农作物按照实际生长环境所需的水量进行浇灌，导致浇灌的水过多或过少，无法对浇灌量进行准确地控制，存在浇灌量的准确性差，无法为大棚内的农作物在各生长过程中提供最佳的浇灌量，影响农作物的生长，同时，无法根据大棚内农作物的生长环境参数来判断大棚内的二氧化碳、温度、湿度等参数是否符合农作物的生长，一旦大棚内二氧化碳浓度过高影响光合作用、温度过高增加水蒸气的散发，使得农作物干枯，湿度过高增加农作物的病害，因此，大棚及时的通风散热对农作物的生长有着重要的作用，但是，目前种植人员值凭借经验对大棚进行通风散热，无法根据大棚内的实际环境状况综合分析大棚是否需要通风散热，存在通风散热的及时性差，无法及时对大棚进行不同级别的通风散热，导致农作物的产量降低，为了解决以上问题，现设计一种基于物联网的智能化农业浇灌系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，解决了
技术介绍
中存在的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Qw(qw1,qw2,...,qwt,...,qw6)，qwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；所述管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围；所述浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQw(Δqw1,Δqw2,...,Δqwt,...,Δqw6)，Δqwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′p5(q′p51,q′p52,...,q′p5t,...,q′p56)，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器；所述管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块；同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，所述管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端；所述浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态；所述显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示。进一步地，所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元和二氧化碳浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的温度，湿度检测单元为湿度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气的湿度，二氧化碳浓度检测单元为二氧化碳浓度传感器，安装在大棚内，用于实时检测大棚内空气中的二氧化碳浓度。进一步地，所述大棚内土壤的浇灌比例系数的计算公式为表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；/n环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；/n所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；/n所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；/n所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；/n所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Q...

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；
环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；
所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；
所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；
所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；
所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的环境参数中的温度、湿度、二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的温度、湿度和二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Qw(qw1,qw2,...,qwt,...,qw6)，qwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；
所述管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围；
所述浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQw(Δqw1,Δqw2,...,Δqwt,...,Δqw6)，Δqwt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′p5(q′p51,q′p52,...,q′p5t,...,q′p56)，q′p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器；
所述管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块；
同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，所述管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端；
所述浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态；
所述显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示。


2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：所述环境参数检测模块包括温度检测单元、湿度检测单元和二氧化碳浓度检测单元，温度检测单元为温度传感器，安装在大棚内，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯跃恩，邓嘉明，曾祥煜，罗细池，李江广，陈欣怡，刘静，廖勇军，
申请(专利权)人：嘉应学院，
类型：发明
国别省市：广东;44