本发明专利技术公开了一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统，通过采集农作物生长态势视频数据并生成对应的农作物灌溉方案，符合农作物实际的生长规律，能够有效提高灌溉效率。本发明专利技术可根据农田的气象数据和水位数据动态调整农田的灌溉和排水方案，使农田的灌溉和排水方案更加贴合农作物实际生长环境和生长规律，促进农作物生长，实现对农作物的精准灌排。本发明专利技术通过在田间渠道入河口设置水质监测子系统和渠道量控一体化闸门，控制农田排水不直接排入河流，通过水质监测子系统监测农田排水水质，当水质不符合要求时通过渠道生态作物净化水质，直到水质符合要求后再开启渠道量控一体化闸门排放入河，有效减少了农业面源污染。有效减少了农业面源污染。有效减少了农业面源污染。
【技术实现步骤摘要】
一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统
[0001]本专利技术属于农田灌排
，具体涉及一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统的设计。
技术介绍
[0002]传统农田灌排技术多采用渠道和管道灌溉，由管理人员在现场通过电脑、手机端控制闸门和电动阀进水、控制排水闸门排水，管理范围过广、操作费时费力，同时由管理人员通过经验种植农作物，农田灌溉依然采用漫灌模式。此外，过量的化肥使用和不合理的灌溉方式，导致农作物的肥药的吸收利用率低，以氮磷为例，氮肥吸收率占施肥量的30
‑
50％，磷肥吸收率占施肥量的15
‑
25％，70％肥药通过排水直接排至河流，导致河流产生面源污染，控制农田化肥流失对我国防治农田面源污染十分关键，以减少农业面源污染排放为目的的低环境影响的自动化灌排一体化系统尚未出现。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是为了解决现有农田灌排模式无法有效减少农田面源污染的问题，提出了一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统。
[0004]本专利技术的技术方案为：一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统，包括依次通信连接的数据采集子系统、田间水量控制子系统、水质监测子系统和渠道排水测控子系统；数据采集子系统用于采集农田的农作物生长态势视频数据、田间气象数据和田间水位数据；田间水量控制子系统用于根据田间气象数据和田间水位数据动态调整农田的进水量和出水量；水质监测子系统用于自动监测农田排水的水质指标；渠道排水测控子系统用于根据农田排水的水质指标动态控制田间渠道向河流的排水量。
[0005]优选地，数据采集子系统包括视频监控模块、气象采集模块和田间水层精测仪；视频监控模块用于采集农田的农作物生长态势视频数据，并生成对应的农作物灌溉方案；气象采集模块用于采集农田的田间气象数据，并在检测到气象灾害时自动报警；田间水层精测仪分布安装在农田中的相对水平点，采用超声波非接触式高精度测量模式采集农田的田间水位数据。
[0006]优选地，视频监控模块包括前端摄像头和专家诊断平台；前端摄像头安装在田埂旁视野范围广的位置，用于采集农田的农作物生长态势视频数据；专家诊断平台用于根据农作物生长态势视频数据生成对应的农作物灌溉方案。
[0007]优选地，气象采集模块包括传感器设备和报警器；传感器设备安装于农田地势开阔的位置，其包括空气温度传感器、空气湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器和气压传感器，用于采集农田的气温、湿度、风向、风速、雨量和气压这6个气象观测要素；报警器用于在检测到气象灾害时自动发出报警信号。
[0008]优选地，田间水量控制子系统包括田间灌排调度模块、田首远程遥控进水电动阀和田间自动排水闸；田间灌排调度模块用于根据蓄雨薄露灌溉模型向田首远程遥控进水电
动阀或田间自动排水闸发送开启指令；田首远程遥控进水电动阀安装在农田进水口，内置LORA无线控制模块，并处于常闭状态，当接收到田间灌排调度模块发送的开启指令后，田首远程遥控进水电动阀开启，精准控制农田灌溉水层；田间自动排水闸安装在田间排水口，并处于常闭状态，当接收到田间灌排调度模块发送的开启指令后，田间自动排水闸开启，保证农田水位正常。
[0009]优选地，蓄雨薄露灌溉模型具体为：当田间水位数据达到下限时，向田首远程遥控进水电动阀发送开启指令；当田间未降雨时，若田间水位数据达到灌溉上限，则向田间自动排水闸发送开启指令；当田间降雨时，若田间水位数据达到蓄雨上限，则向田间自动排水闸发送开启指令。
[0010]优选地，田间水位数据在返青期的下限为5mm，灌溉上限为30mm，蓄雨上限为50mm；田间水位数据在分蘖前期的下限为0，灌溉上限为20mm，蓄雨上限为80mm；田间水位数据在分蘖后期的下限为0，灌溉上限为20mm，蓄雨上限为0；田间水位数据在拔节孕穗期的下限为0，灌溉上限为30mm，蓄雨上限为140mm；田间水位数据在抽穗开花期的下限为0，灌溉上限为30mm，蓄雨上限为120mm；田间水位数据在乳熟期的下限为0，灌溉上限为20mm，蓄雨上限为80mm。
[0011]优选地，水质监测子系统包括水质测量模块、数据传输模块和辅助安装设备；水质测量模块用于自动监测农田排水的化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总磷和溶解氧这5项水质指标；数据传输模块用于通过GPRS、RTU或CDMA的方式将水质指标无线远程传输至上位机客户端；辅助安装设备为户外无站房立杆，用于将水质测量模块和数据传输模块安装于田间渠道入河口。
[0012]优选地，渠道排水测控子系统包括渠道量控一体化闸门，安装在田间渠道入河口，当降雨量大于预设降雨量阈值且农田排水的水质指标符合排放要求时，渠道量控一体化闸门开启，将渠道水排放入河流，当农田排水的水质指标不符合排放要求时，渠道量控一体化闸门关闭，减少河流面源污染，当河流水位高于预设水位阈值时，渠道量控一体化闸门关闭，防止河水倒灌入田。
[0013]优选地，数据采集子系统、田间水量控制子系统、水质监测子系统和渠道排水测控子系统均采用太阳能电池供电。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015](1)本专利技术首先采集农作物生长态势视频数据，并根据农作物生长态势视频数据生成对应的农作物灌溉方案，符合农作物实际的生长规律，能够有效提高灌溉效率。
[0016](2)本专利技术采用蓄雨薄露灌溉模型，可根据农田的气象数据和水位数据动态调整农田的灌溉和排水方案，使农田的灌溉和排水方案更加贴合农作物实际生长环境和生长规律，促进农作物生长，实现对农作物的精准灌排。
[0017](3)本专利技术通过在田间渠道入河口设置水质监测子系统和渠道量控一体化闸门，控制农田排水不直接排入河流，通过水质监测子系统监测农田排水水质，当水质不符合要求时通过渠道生态作物净化水质，直到水质符合要求后再开启渠道量控一体化闸门排放入河，有效减少了农业面源污染。
[0018](4)本专利技术通过采集田间的气象数据和水位数据，可自动化反馈控制田间水量，无需过多的人为干预，有效提高了农田灌排效率。
[0019](5)本专利技术中所有设备均采用太阳能电池供电，清洁环保，节能高效。
附图说明
[0020]图1所示为本专利技术实施例提供的一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统结构框图。
具体实施方式
[0021]现在将参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范围。
[0022]本专利技术实施例提供了一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统，如图1所示，包括依次通信连接的数据采集子系统、田间水量控制子系统、水质监测子系统和渠道排水测控子系统。
[0023]其中，数据采集子系统用于采集农田的农作物生长态势视频数据、田间气象数据和田间水位数据；田间水量控制子系统用于根据田间气象数据和田间水位数据动态调整农田的进水量和出水量；水质监测子系统用于自动监测农田排水的水质指标；渠道排水测控本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低环境影响的农田自动化精准灌排系统，其特征在于，包括依次通信连接的数据采集子系统、田间水量控制子系统、水质监测子系统和渠道排水测控子系统；所述数据采集子系统用于采集农田的农作物生长态势视频数据、田间气象数据和田间水位数据；所述田间水量控制子系统用于根据田间气象数据和田间水位数据动态调整农田的进水量和出水量；所述水质监测子系统用于自动监测农田排水的水质指标；所述渠道排水测控子系统用于根据农田排水的水质指标动态控制田间渠道向河流的排水量。2.根据权利要求1所述的农田自动化精准灌排系统，其特征在于，所述数据采集子系统包括视频监控模块、气象采集模块和田间水层精测仪；所述视频监控模块用于采集农田的农作物生长态势视频数据，并生成对应的农作物灌溉方案；所述气象采集模块用于采集农田的田间气象数据，并在检测到气象灾害时自动报警；所述田间水层精测仪分布安装在农田中的相对水平点，采用超声波非接触式高精度测量模式采集农田的田间水位数据。3.根据权利要求2所述的农田自动化精准灌排系统，其特征在于，所述视频监控模块包括前端摄像头和专家诊断平台；所述前端摄像头安装在田埂旁视野范围广的位置，用于采集农田的农作物生长态势视频数据；所述专家诊断平台用于根据农作物生长态势视频数据生成对应的农作物灌溉方案。4.根据权利要求2所述的农田自动化精准灌排系统，其特征在于，所述气象采集模块包括传感器设备和报警器；所述传感器设备安装于农田地势开阔的位置，其包括空气温度传感器、空气湿度传感器、风速传感器、风向传感器、雨量传感器和气压传感器，用于采集农田的气温、湿度、风向、风速、雨量和气压这6个气象观测要素；所述报警器用于在检测到气象灾害时自动发出报警信号。5.根据权利要求1所述的农田自动化精准灌排系统，其特征在于，所述田间水量控制子系统包括田间灌排调度模块、田首远程遥控进水电动阀和田间自动排水闸；所述田间灌排调度模块用于根据蓄雨薄露灌溉模型向田首远程遥控进水电动阀或田间自动排水闸发送开启指令；所述田首远程遥控进水电动阀安装在农田进水口，内置LORA无线控制模块，并处于常闭状态，当接收到田间灌排调度模块发送的开启指令后，所述田首远程遥控进水电动阀开启，精准控制农田灌溉水层；所述田间自动排水闸安装在田间排水口，并处于常闭状态，当接收到田间灌...
【专利技术属性】
技术研发人员：余魁，晏清洪，陈皓锐，沈洁，夏跃冬，任亮，吕洒俊，汪云峰，冷启兴，陈位政，
申请(专利权)人：浙江绿迹农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。