一种农业智能灌溉闸门制造技术

本发明专利技术涉及农业灌溉技术领域，公开一种农业智能灌溉闸门，通过获取目标农田的种植信息、土壤湿度和土壤类型，以此分析目标农田对应的农作物本身需水量，再结合目标农田的环境参数综合分析出目标农田的需求灌溉水量，大大提高了分析结果的准确度，使得开闸时长控制的及时度得到大幅提升，最大限度减少农田灌溉欠量或过量现象的发生率，有效满足农田的精准灌溉需求，与此同时在进行开闸面积控制时充分考虑到农作物种植高度对农田灌溉流速的影响，以此分析出目标农田的需求灌溉流速，并将其作为灌溉闸门对应开闸面积的控制依据，在一定程度上提高了开闸面积与农田需求灌溉流速的适配度，有利于保障农作物在灌溉过程中的安全。有利于保障农作物在灌溉过程中的安全。有利于保障农作物在灌溉过程中的安全。

【技术实现步骤摘要】
一种农业智能灌溉闸门


[0001]本专利技术涉及农业灌溉
，具体而言，是一种农业智能灌溉闸门。

技术介绍

[0002]众所周知，在农作物生长过程中,农业灌溉是促进农作物的生长的关键措施，目前常用的农业灌溉方式为地面灌溉，即将水渠中的水引到农田中，在这种情况下就需要用到农业灌溉阀门来控制水渠的水流状态，从而形成灌溉控制，其中灌溉控制的重点控制指标为开闸面积和开闸时长。
[0003]在实现本申请的过程中，专利技术人发现现有农业灌溉阀门的控制至少存在如下问题：1、现有技术进行开闸面积控制时为了减少灌溉时长都是以灌溉闸门处于完全开闸状态下的打开面积作为开闸面积，没有考虑到农田内农作物的植株高度对开闸面积的影响，由于开闸面积直接决定了灌溉流速，且开闸面积越大，灌溉流速越大，而农田内农作物的植株高度决定了农田的需求灌溉流速，这样就导致控制的开闸面积与农田的需求灌溉流速不适配，且当控制的开闸面积过大时容易在灌溉过程中对农田内农作物造成冲击损伤，从而不利于农作物在灌溉过程中的安全保障。
[0004]2、鉴于开闸时长是由农田的需求灌溉水量决定的，而现有技术在进行需求灌溉水量分析时只单纯以农作物本身的需水量作为分析依据，忽略了灌溉环境对需求灌溉水量的影响，进而降低了分析结果的准确度，从而直接影响了开闸时长控制的及时度，容易发生农田灌溉欠量或过量的现象，难以满足农田的精准灌溉需求。
[0005]再一方面，现有技术在进行灌溉控制时缺乏对灌溉水质的关注，导致灌溉水体存在安全隐患，进一步加重了农作物的灌溉损伤。r/>
技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种农业智能灌溉闸门，包括闸门主体和灌溉感应执行系统，所述闸门主体包括电机1、丝杠2、横档板3、门4和两侧导轨5，其中两侧导轨5之间滑动安装门4，门4的上端螺纹连接丝杠2，丝杠2的上端与电机1的输出端连接，电机1的输出轴通过横档板3连接在两侧导轨5之间。
[0007]所述灌溉感应执行系统包括以下模块：灌溉感应设备设置模块，用于在目标农田内设置第一灌溉感应设备，在水渠内设置第二灌溉感应设备。
[0008]目标农田需求灌溉参数识别模块，用于利用第一灌溉感应设备分别采集目标农田对应的种植信息、土壤湿度和环境参数，并据此识别目标农田对应的需求灌溉参数。
[0009]水渠供给水位高度识别模块，用于利用第二灌溉感应设备中的水位计识别水渠对应的供给水位高度。
[0010]灌溉闸门适配开闸参数解析模块，用于基于目标农田的需求灌溉参数和水渠对应的供给水位高度解析灌溉闸门对应的适配开闸面积和适配关闸时刻。
[0011]灌溉闸门开关智能执行终端，用于根据灌溉闸门对应的适配开闸面积获取灌溉闸
门对应的适配开闸高度，进而控制闸门主体按照适配开闸高度执行开闸操作，并在开闸过程中实时记录当前时刻，当到达适配关闸时刻时控制闸门主体执行关闸操作。
[0012]种植信息库，用于存储各种土壤类型对应的土壤形态特征和渗透系数，存储各种农作物对应的外观特征，并存储各农作物种类在各种植阶段的外形轮廓、正常土壤湿度、正常灌溉水质指标和处于适宜灌溉状态下的环境参数。
[0013]灌溉水质达标度检测模块，用于在闸门主体执行开闸操作过程中通过第二灌溉感应设备中的水质检测仪实时检测水渠的水质指标，并分析水渠对应的灌溉水质达标度。
[0014]灌溉中断预警处理终端，用于根据水渠的灌溉水质达标度进行灌溉中断预警处理。
[0015]在一种可能实施的方式中，所述第一灌溉感应设备为图像采集器、水分测定仪和环境采集终端，第二灌溉感应设备包括水位计和水质检测仪。
[0016]在一种可能实施的方式中，所述种植信息包括土壤类型、农作物种类、农作物种植阶段、农作物种植密度和各农作物植株对应的高度，环境参数包括温度、湿度和风速，需求灌溉参数包括需求灌溉水量和需求灌溉流速。
[0017]在一种可能实施的方式中，所述分别采集目标农田对应的种植信息、土壤湿度和环境参数中种植信息的采集包括以下步骤：利用第一灌溉感应设备中的图像采集器采集目标农田的种植状态图像，并将其聚焦在土壤区域，进而提取土壤形态特征，并将提取出的土壤形态特征与种植信息库中各种土壤类型对应的土壤形态特征进行匹配，从中匹配出目标农田对应的土壤类型。
[0018]将目标农田的种植状态图像聚焦在单株农作物，进而从中提取农作物的外观特征和外形轮廓，并将提取的外形特征与种植信息库中存储的各种农作物对应的外观特征进行比对，从中挑选出目标农田对应的农作物种类，将其记为指定农作物种类。
[0019]基于指定农作物种类从种植信息库中提取指定农作物种类在各种植阶段的外形轮廓，进而将提取的农作物外形轮廓与指定农作物种类在各种植阶段的外形轮廓进行重合，获取重合面积，从而将最大重合面积对应的种植阶段作为目标农田对应的农作物种植阶段，记为指定种植阶段。
[0020]从目标农田的种植状态图像中提取目标农田的边缘轮廓，以此得到目标农田的种植面积，同时从目标农田的种植状态图像中提取农作物植株数量及各农作物植株对应的高度。
[0021]将目标农田的农作物植株数量除以目标农田的种植面积得到目标农田对应的农作物种植密度。
[0022]土壤湿度的采集方式为利用第一灌溉感应设备中的水分测定仪采集目标农田对应的土壤湿度。
[0023]环境参数的采集方式为利用第一灌溉感应设备中的环境采集终端采集目标农田对应的环境参数。
[0024]在一种可能实施的方式中，所述识别目标农田对应的需求灌溉参数中需求灌溉水量参见以下步骤：从种植信息库中提取指定农作物在指定种植阶段的正常土壤湿度，进而将其与目标农田对应的土壤湿度进行差值对比，得到目标农田对应的差额土壤湿度,记为Δd。
[0025]将目标农田对应的土壤类型与种植信息库中各种土壤类型对应的渗透系数进行比对，从中筛选出目标农田所属土壤类型对应的渗透系数，记为λ。
[0026]从种植信息库中提取指定农作物在指定种植阶段处于适宜灌溉状态下的环境参数，进而将其与目标农田对应的环境参数进行对比，计算目标农田对应的灌溉失水率LR，其计算公式为TP、DP、WS分别表示为目标农田对应的温度、湿度、风速，TP0、DP0、WS0分别表示为指定农作物在指定种植阶段处于适宜灌溉状态下的温度、湿度、风速，e表示为自然常数。
[0027]将目标农田对应的差额土壤湿度、种植密度、灌溉失水率、目标农田所属土壤类型对应的渗透系数结合设定的单位差额土壤湿度在单位种植密度下的需求灌溉水量计算出目标农田对应的需求灌溉水量Q，其计算公式为其中q表示为单位差额土壤湿度在单位种植密度下的需求灌溉水量，ρ
种植
表示为目标农田对应的种植密度。
[0028]在一种可能实施的方式中，所述识别目标农田对应的需求灌溉参数中需求灌溉流速参见以下步骤：从种植信息中提取各农作物植株对应的高度，并将其进行相互对比，从中选取最小高度，作为目标农田本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农业智能灌溉闸门，包括闸门主体，所述闸门主体包括电机(1)、丝杠(2)、横档板(3)、门(4)和两侧导轨(5)，其中两侧导轨(5)之间滑动安装门(4)，门(4)的上端螺纹连接丝杠(2)，丝杠(2)的上端与电机(1)的输出端连接，电机(1)的输出轴通过横档板(3)连接在两侧导轨(5)之间，其特征在于，还包括灌溉感应执行系统；所述灌溉感应执行系统包括以下模块：灌溉感应设备设置模块，用于在目标农田内设置第一灌溉感应设备，在水渠内设置第二灌溉感应设备；目标农田需求灌溉参数识别模块，用于利用第一灌溉感应设备分别采集目标农田对应的种植信息、土壤湿度和环境参数，并据此识别目标农田对应的需求灌溉参数；水渠供给水位高度识别模块，用于利用第二灌溉感应设备中的水位计识别水渠对应的供给水位高度；灌溉闸门适配开闸参数解析模块，用于基于目标农田的需求灌溉参数和水渠对应的供给水位高度解析灌溉闸门对应的适配开闸面积和适配关闸时刻；灌溉闸门开关智能执行终端，用于根据灌溉闸门对应的适配开闸面积获取灌溉闸门对应的适配开闸高度，进而控制闸门主体按照适配开闸高度执行开闸操作，并在开闸过程中实时记录当前时刻，当到达适配关闸时刻时控制闸门主体执行关闸操作；种植信息库，用于存储各种土壤类型对应的土壤形态特征和渗透系数，存储各种农作物对应的外观特征，并存储各农作物种类在各种植阶段的外形轮廓、正常土壤湿度、正常灌溉水质指标和处于适宜灌溉状态下的环境参数；灌溉水质达标度检测模块，用于在闸门主体执行开闸操作过程中通过第二灌溉感应设备中的水质检测仪实时检测水渠的水质指标，并分析水渠对应的灌溉水质达标度；灌溉中断预警处理终端，用于根据水渠的灌溉水质达标度进行灌溉中断预警处理。2.根据权利要求1所述的一种农业智能灌溉闸门，其特征在于：所述第一灌溉感应设备为图像采集器、水分测定仪和环境采集终端，第二灌溉感应设备包括水位计和水质检测仪。3.根据权利要求2所述的一种农业智能灌溉闸门，其特征在于：所述种植信息包括土壤类型、农作物种类、农作物种植阶段、农作物种植密度和各农作物植株对应的高度，环境参数包括温度、湿度和风速，需求灌溉参数包括需求灌溉水量和需求灌溉流速。4.根据权利要求3所述的一种农业智能灌溉闸门，其特征在于：所述分别采集目标农田对应的种植信息、土壤湿度和环境参数中种植信息的采集包括以下步骤：利用第一灌溉感应设备中的图像采集器采集目标农田的种植状态图像，并将其聚焦在土壤区域，进而提取土壤形态特征，并将提取出的土壤形态特征与种植信息库中各种土壤类型对应的土壤形态特征进行匹配，从中匹配出目标农田对应的土壤类型；将目标农田的种植状态图像聚焦在单株农作物，进而从中提取农作物的外观特征和外形轮廓，并将提取的外形特征与种植信息库中存储的各种农作物对应的外观特征进行比对，从中挑选出目标农田对应的农作物种类，将其记为指定农作物种类；基于指定农作物种类从种植信息库中提取指定农作物种类在各种植阶段的外形轮廓，进而将提取的农作物外形轮廓与指定农作物种类在各种植阶段的外形轮廓进行重合，获取重合面积，从而将最大重合面积对应的种植阶段作为目标农田对应的农作物种植阶段，记为指定种植阶段；
从目标农田的种植状态图像中提取目标农田的边缘轮廓，以此得到目标农田的种植面积，同时从目标农田的种植状态图像中提取农作物植株数量及各农作物植株对应的高度；将目标农田的农作物植株数量除以目标农田的种植面积得到目标农田对应的农作物种植密度；土壤湿度的采集方式为利用第一灌溉感应设备中的水分测定仪采集目标农田对应的土壤湿度；环境参数的采集方式为利用第一灌溉感应设备中的环境采集终端采集目标农田对应的环境参数。5.根据权利要求3所述的一种农业智能灌溉闸门，其特征在于：所述识别目标农田对应的需求灌溉参数中需求灌溉水量参见以下步骤：从种植信息库中提取指定农作物在指定种植阶段的正常土壤湿度，进而将其与目标农田对应的土壤湿度进行差值对比，得到目标农田对应的差额土壤湿度,记为Δd；将目标农田对应的土壤类型与种植信息库中各种土壤类型对应的渗透系数进行比对，从中筛选出目标农田所属土壤类型对应的渗透系数，记为λ；从种植信息库中提取指定农作物在指定种植阶段处于适宜灌溉状态下的环境参数，进而将其与目标农田对应的环境参数进行对比，计算目标农田对应的灌溉失水率LR，其计算公式为TP、DP、WS分别表示为目标农...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜爱忠，宋成法，赵芸，刘金宝，卜亚祥，徐银忠，
申请(专利权)人：中苏科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：