一种基于云平台的水肥一体化管理系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于云平台的水肥一体化管理系统，包括环境检测模块、土壤参数检测模块、参数优化处理模块、水肥配料检测模块、生长模型构建模块、参数基本数据库、云平台管理端、施肥配重执行模块和稀释调节模块。本发明专利技术通过对影响农作物生长的各生长影响参数进行分析，获取各农作物在各生长阶段下的生长吻合度系数，并根据农作物当前的生长吻合度系数、标准生长吻合度系数以及当前农作物对应的土壤环境参数统计需配料的肥料重量，并通过施肥配重执行模块对所需肥料进行定量提取和自动运输，该系统提高了肥料利用率，改善土壤环境，增强土壤微生物的活性，并以最大化地促进农作物的正常生长，实现水肥一体化操作，具有智能化和准确的特点。

An integrated water and fertilizer management system based on cloud platform

【技术实现步骤摘要】
一种基于云平台的水肥一体化管理系统
本专利技术属于水肥管理
，涉及到一种基于云平台的水肥一体化管理系统。
技术介绍
水肥一体化技术，指灌溉与施肥融为一体的农业新技术，水肥一体化是借助压力系统，将可溶性固体或液体肥料，与水混合搅拌，形成肥液对农作物进行浇灌，且通过可控管道系统供水、供肥，使水肥相融后，通过管道和滴头形成滴灌,均匀、定时、定量浸润作物根系发育生长区域，使主要根系土壤始终保持疏松和适宜的含水量。现有技术中水肥管理技术的好坏直接影响农作物的产量、品质，水肥中肥料成分过高会造成农作物枝叶疯长，降低农作物的产量、品质，肥料成分过少，导致农作物生长所需的养分不足，也降低农作物的产量和品质，同时，农作物生长的过程中还受生长环境中各因素的影响，现有技术中，无法根据农作物生长的环境参数以及土壤参数分析农作物的生长状况，且无法准确根据农作物的生长状况以及土壤参数统计出土壤所需补充的肥料重量，导致肥料和水的利用率低，无法为农作物提供最佳的生长环境，另外，在水肥配置的过程中，肥料的添加量是根据种植经验进行配置，无法准确根据实际农作物所需的量进行配置，造成肥料的浪费，增加肥料成本和人工成本，降低了农作物的产量和品质。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供的一种基于云平台的水肥一体化管理系统，可以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于云平台的水肥一体化管理系统，包括环境检测模块、土壤参数检测模块、参数优化处理模块、水肥配料检测模块、生长模型构建模块、参数基本数据库、云平台管理端、施肥配重执行模块和稀释调节模块；参数优化处理模块分别与环境检测模块和土壤参数检测模块连接，生长模型构建模块分别与参数优化处理模块、参数基本数据库连接，云平台管理端分别与水肥配料检测模块、参数基本数据库、施肥配重执行模块和稀释调节模块连接；所述环境检测模块用于检测农作物所在种植大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度，并将检测的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度发送至参数优化处理模块；所述土壤参数检测模块用于检测农作物所在的种植大棚内的土壤PH值、温度、湿度以及土壤中的各元素含量，并将检测的土壤中PH值、温度、湿度以及各元素的含量发送至参数优化处理模块；所述参数优化处理模块用于接收环境检测模块发送的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度，以及接收土壤参数检测模块发送的土壤中的PH值、土壤中的温度、湿度以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，根据接收的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度的获取时间以及参数基本数据库中存储的各生长影响因素对应的级别范围，分析农作物在生长阶段内的温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合，并筛选出光照强度大于设定的第一光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度以及光照强度小于设定的第二光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度，并对提取的二氧化碳浓度进行处理，获得光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合，同时，参数优化处理模块根据接收的农作物中土壤的温度、湿度、PH值以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，统计农作物在所在阶段内的平均温度、平均湿度、平均PH值以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，参数优化处理模块将温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及农作物在所在阶段内的平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至生长模型构建模块；所述水肥配料检测模块安装在配肥桶内，水肥配料检测模块为EC检测仪，用于对配肥桶内的肥料水实时进行EC值检测，并将检测的EC值发送至云平台管理端；所述参数基本数据库用于存储各温度级别、湿度级别、光照强度级别对应的数值范围、存储光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别，存储各农作物种类在各阶段内的标准土壤PH值范围、土壤温度范围、土壤湿度范围以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量范围，存储各农作物在各生长阶段对应的各温度级别、湿度级别、各光照强度级别、光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别对应的标准时长，并存储各农作物种类在各阶段内各生长影响参数对应的权重比例系数、各农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数以及各肥料种类中每千克中含有的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，其中，生长影响参数包括若干生长影响因素，分别为大棚内的温度、湿度、光照强度、光照下和非光照下的二氧化碳浓度、土壤PH值、土壤温度、土壤湿度以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，且存储各农作物在各阶段下的各生长影响因素对应的权重比例系数；所述生长模型构建模块用于输入不同长势以及标准长势下的各农作物种类在各阶段内对应的湿度级别时长、湿度级别时长、光照强度级别时长、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长以及在各阶段内的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据各农作物种类在不同长势下的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度以及土壤PH值、平均温度、平均湿度训练模拟出农作物各阶段的生长环境与农作物长势间的训练生长模型，以获得各农作物种类在各个生长阶段对应的生长吻合度系数，同时，生长模型构建模块将大棚内的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至云平台管理端；所述云平台管理端用于接收农作物在现生长阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据接收的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及平均湿度、钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，并提取参数基本数据库中农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数，云服务器根据农作物当前阶段对应的生长吻合度系数以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，统计土壤中各元素需补充的含量βRt表示为处于第t个生长阶段的第R个农作物种类对应的种植面积，表示为第R个农作物在第t个生长阶段对应的标准生长吻合度系数，表示为第R个农作物在第t个生长阶段对应的实际生长吻合度系数，YRtf标表示为，YRtf表示为，MRt表示为第R个农作物种类在第t个生长阶段需补充第f个元素含量，f属于Ca,Mg,S,B,Cl,Si，云平台管理端根据农作物在该生长阶段对应的各元素需补充量统计所需的肥料重量，求取各元素需补充量筛选的同一肥料的重量并求取平均肥料重量，云平台管理端将肥料对应的重量发送至施肥配重执行模块，同时，接收水肥配料检测模块发送的EC值，并将EC值与设定的标准EC值范围进行对比，若检测的肥料水的EC值大于设定的标准EC值范围内，则云平台管理端发送控制稀释指令至稀释调节模块；所述施肥配重执行模块用于连通各肥料品种对应的配料执行单元、搅拌单元，并定量获取各肥料种类对应的重量，将获取的各肥料种类对应的重量输送至配肥桶内，并对配肥桶内的肥料进行搅拌形成肥料水；稀释调节模块用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于云平台的水肥一体化管理系统，其特征在于：包括环境检测模块、土壤参数检测模块、参数优化处理模块、水肥配料检测模块、生长模型构建模块、参数基本数据库、云平台管理端、施肥配重执行模块和稀释调节模块；/n参数优化处理模块分别与环境检测模块和土壤参数检测模块连接，生长模型构建模块分别与参数优化处理模块、参数基本数据库连接，云平台管理端分别与水肥配料检测模块、参数基本数据库、施肥配重执行模块和稀释调节模块连接；/n所述环境检测模块用于检测农作物所在种植大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度，并将检测的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度发送至参数优化处理模块；/n所述土壤参数检测模块用于检测农作物所在的种植大棚内的土壤PH值、温度、湿度以及土壤中的各元素含量，并将检测的土壤中PH值、温度、湿度以及各元素的含量发送至参数优化处理模块；/n所述参数优化处理模块用于接收环境检测模块发送的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度，以及接收土壤参数检测模块发送的土壤中的PH值、土壤中的温度、湿度以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，根据接收的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度的获取时间以及参数基本数据库中存储的各生长影响因素对应的级别范围，分析农作物在生长阶段内的温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合，并筛选出光照强度大于设定的第一光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度以及光照强度小于设定的第二光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度，并对提取的二氧化碳浓度进行处理，获得光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合，同时，参数优化处理模块根据接收的农作物中土壤的温度、湿度、PH值以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，统计农作物在所在阶段内的平均温度、平均湿度、平均PH值以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，参数优化处理模块将温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及农作物在所在阶段内的平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至生长模型构建模块；/n所述水肥配料检测模块安装在配肥桶内，水肥配料检测模块为EC检测仪，用于对配肥桶内的肥料水实时进行EC值检测，并将检测的EC值发送至云平台管理端；/n所述参数基本数据库用于存储各温度级别、湿度级别、光照强度级别对应的数值范围、存储光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别，存储各农作物种类在各阶段内的标准土壤PH值范围、土壤温度范围、土壤湿度范围以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量范围，存储各农作物在各生长阶段对应的各温度级别、湿度级别、各光照强度级别、光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别对应的标准时长，并存储各农作物种类在各阶段内各生长影响参数对应的权重比例系数、各农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数以及各肥料种类中每千克中含有的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，其中，生长影响参数包括若干生长影响因素，分别为大棚内的温度、湿度、光照强度、光照下和非光照下的二氧化碳浓度、土壤PH值、土壤温度、土壤湿度以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，且存储各农作物在各阶段下的各生长影响因素对应的权重比例系数；/n所述生长模型构建模块用于输入不同长势以及标准长势下的各农作物种类在各阶段内对应的湿度级别时长、湿度级别时长、光照强度级别时长、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长以及在各阶段内的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据各农作物种类在不同长势下的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度以及土壤PH值、平均温度、平均湿度训练模拟出农作物各阶段的生长环境与农作物长势间的训练生长模型，以获得各农作物种类在各个生长阶段对应的生长吻合度系数，同时，生长模型构建模块将大棚内的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至云平台管理端；/n所述云平台管理端用于接收农作物在现生长阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据接收的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及平均湿度、钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，并提取参数基本数据库中农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数，云服务器根据农作物当前阶段对应的生长吻合度系数以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，统计土壤中各元素需补充的含量...

【技术特征摘要】
1.一种基于云平台的水肥一体化管理系统，其特征在于：包括环境检测模块、土壤参数检测模块、参数优化处理模块、水肥配料检测模块、生长模型构建模块、参数基本数据库、云平台管理端、施肥配重执行模块和稀释调节模块；
参数优化处理模块分别与环境检测模块和土壤参数检测模块连接，生长模型构建模块分别与参数优化处理模块、参数基本数据库连接，云平台管理端分别与水肥配料检测模块、参数基本数据库、施肥配重执行模块和稀释调节模块连接；
所述环境检测模块用于检测农作物所在种植大棚内的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度，并将检测的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度发送至参数优化处理模块；
所述土壤参数检测模块用于检测农作物所在的种植大棚内的土壤PH值、温度、湿度以及土壤中的各元素含量，并将检测的土壤中PH值、温度、湿度以及各元素的含量发送至参数优化处理模块；
所述参数优化处理模块用于接收环境检测模块发送的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度，以及接收土壤参数检测模块发送的土壤中的PH值、土壤中的温度、湿度以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，根据接收的环境中的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度的获取时间以及参数基本数据库中存储的各生长影响因素对应的级别范围，分析农作物在生长阶段内的温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合，并筛选出光照强度大于设定的第一光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度以及光照强度小于设定的第二光照强度阈值阶段内的二氧化碳浓度，并对提取的二氧化碳浓度进行处理，获得光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合，同时，参数优化处理模块根据接收的农作物中土壤的温度、湿度、PH值以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，统计农作物在所在阶段内的平均温度、平均湿度、平均PH值以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，参数优化处理模块将温度级别时长集合、湿度级别时长集合、光照强度级别时长集合、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长集合以及农作物在所在阶段内的平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至生长模型构建模块；
所述水肥配料检测模块安装在配肥桶内，水肥配料检测模块为EC检测仪，用于对配肥桶内的肥料水实时进行EC值检测，并将检测的EC值发送至云平台管理端；
所述参数基本数据库用于存储各温度级别、湿度级别、光照强度级别对应的数值范围、存储光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别，存储各农作物种类在各阶段内的标准土壤PH值范围、土壤温度范围、土壤湿度范围以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量范围，存储各农作物在各生长阶段对应的各温度级别、湿度级别、各光照强度级别、光照下的二氧化碳浓度级别和非光照下的二氧化碳浓度级别对应的标准时长，并存储各农作物种类在各阶段内各生长影响参数对应的权重比例系数、各农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数以及各肥料种类中每千克中含有的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，其中，生长影响参数包括若干生长影响因素，分别为大棚内的温度、湿度、光照强度、光照下和非光照下的二氧化碳浓度、土壤PH值、土壤温度、土壤湿度以及土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，且存储各农作物在各阶段下的各生长影响因素对应的权重比例系数；
所述生长模型构建模块用于输入不同长势以及标准长势下的各农作物种类在各阶段内对应的湿度级别时长、湿度级别时长、光照强度级别时长、光照下和非光照下的二氧化碳浓度级别时长以及在各阶段内的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据各农作物种类在不同长势下的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度以及土壤PH值、平均温度、平均湿度训练模拟出农作物各阶段的生长环境与农作物长势间的训练生长模型，以获得各农作物种类在各个生长阶段对应的生长吻合度系数，同时，生长模型构建模块将大棚内的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的土壤平均PH值、平均温度、平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息发送至云平台管理端；
所述云平台管理端用于接收农作物在现生长阶段的生长吻合度系数以及当前土壤中的平均湿度以及钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，根据接收的农作物在现阶段的生长吻合度系数以及平均湿度、钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，并提取参数基本数据库中农作物种类在各阶段对应的标准生长吻合度系数，云服务器根据农作物当前阶段对应的生长吻合度系数以及土壤中的钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量信息，统计土壤中各元素需补充的含量βRt表示为处于第t个生长阶段的第R个农作物种类对应的种植面积，表示为第R个农作物在第t个生长阶段对应的标准生长吻合度系数，表示为第R个农作物在第t个生长阶段对应的实际生长吻合度系数，YRtf标表示为，YRtf表示为，MRt表示为第R个农作物种类在第t个生长阶段需补充第f个元素含量，f属于Ca,Mg,S,B,Cl,Si，云平台管理端根据农作物在该生长阶段对应的各元素需补充量统计所需的肥料重量，求取各元素需补充量筛选的同一肥料的重量并求取平均肥料重量，云平台管理端将肥料对应的重量发送至施肥配重执行模块，同时，接收水肥配料检测模块发送的EC值，并将EC值与设定的标准EC值范围进行对比，若检测的肥料水的EC值大于设定的标准EC值范围内，则云平台管理端发送控制稀释指令至稀释调节模块；
所述施肥配重执行模块用于连通各肥料品种对应的配料执行单元、搅拌单元，并定量获取各肥料种类对应的重量，将获取的各肥料种类对应的重量输送至配肥桶内，并对配肥桶内的肥料进行搅拌形成肥料水；
稀释调节模块用于接收云平台管理端发送的控制稀释指令，通过控制配肥桶中水的量，以实现对肥料水中EC值的控制，使得肥料水中的EC值在设定的标准EC值范围内。


2.根据权利要求1所述的一种基于云平台的水肥一体化管理系统，其特征在于：所述环境检测模块包括温湿度检测单元、二氧化碳检测单元和光照强度检测单元，温湿度检测单元为温湿度传感器，用于实时检测农作物所在种植大棚内的温度和湿度数值，并将检测的温度和湿度数值发送至参数优化处理模块，二氧化碳检测单元为二氧化碳传感器，用于实时检测农作物所在种植大棚内的二氧化碳浓度，并将检测的二氧化碳浓度发送至参数优化处理模块，光照强度检测单元为光照传感器，用于实时检测农作物所在种植大棚内的光照强度，并将检测的光照强度发送至参数优化处理模块。


3.根据权利要求1所述的一种基于云平台的水肥一体化管理系统，其特征在于：所述土壤参数检测模块包括PH检测仪、温湿度检测单元和土壤检测仪，PH检测仪用于检测土壤中的酸碱度PH值，并将检测的酸碱度PH值发送至参数优化处理模块，温湿度检测单元为温湿度传感器，用于检测土壤中的温度和湿度，并将检测的温度和湿度发送至参数优化处理模块，土壤检测仪用于检测农作物所在的土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量，并将检测的土壤中钙、镁、硫、硼、氯、硅元素的含量发送至参数优化处理模块。


4.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓嘉明，侯跃恩，张海鑫，林晓岚，杨冰结，詹梦娜，何伟业，
申请(专利权)人：嘉应学院，
类型：发明
国别省市：广东;44