一种基于大数据的智慧灌溉调控系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大数据的智慧灌溉调控系统及方法，属于农业灌溉技术领域。本发明专利技术包括：S10：在农业种植区域进行区域划分后，对各子区域的农作物单独进行灌溉处理；S20：根据农作物的养分流失情况和土壤渗水情况，对土壤表面和土壤底层的水移距离进行预测；S30：根据农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对灌溉子区域的灌溉时间进行预测；S40：根据各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量，以及降雨作用后，确定的未发生渗透现象的子区域对应的灌溉量，对对应子区域进行灌溉处理，本发明专利技术考虑到了水渗透的问题，避免在对子区域进行灌溉处理后，出现超额灌溉的情况，减少水资源的浪费，进一步提高了系统的调控效果。系统的调控效果。系统的调控效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大数据的智慧灌溉调控系统及方法


[0001]本专利技术涉及农业灌溉
，具体为一种基于大数据的智慧灌溉调控系统及方法。

技术介绍

[0002]农业灌溉，主要是指对农业耕作区进行的灌溉作业。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，尤其对种植在丘陵地区或具有一定坡度的地区的农作物，由于地势问题，灌溉难度较大。
[0003]现有的灌溉调控系统在对丘陵地区或具有一定坡度的地区的农作物进行灌溉时，直接根据农作物的缺水情况，对农作物进行灌溉处理，缺乏对降雨的利用，以及在对农作物进行灌溉时，无法根据各农作物的缺水情况，对各区域农作物进行实际灌溉量进行确定，导致部分区域出现超额灌溉的情况。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于大数据的智慧灌溉调控系统及方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，所述系统包括灌溉模块、水移距离预测模块、灌溉时间预测模块和灌溉调控模块；所述灌溉模块用于在农业种植区域进行区域划分后，对各子区域的农作物单独进行灌溉处理，并将灌溉信息传输至水移距离预测模块；所述水移距离预测模块用于在农业种植区域进行单独灌溉时，根据农作物的养分流失情况和土壤渗水情况，对土壤表面和土壤底层的水移距离进行预测，并将预测结果传输至灌溉调控模块；所述灌溉时间预测模块用于根据各子区域中农作物的土壤湿度情况，判断各子区域是否需要进行灌溉，基于判断结果，结合农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对灌溉子区域的灌溉时间进行预测，并将预测的灌溉时间传输至灌溉调控模块；所述灌溉调控模块用于对水移距离预测模块传输的土壤表面和土壤底层的水移距离，以及灌溉时间预测模块传输的灌溉时间进行接收，基于接收信息，对各子区域的灌溉量和灌溉时间进行确定，根据确定的灌溉信息对对应子区域进行灌溉处理。
[0006]进一步的，所述灌溉模块包括区域划分单元和灌溉单元；所述区域划分单元将同一坡度种植的农作物划入同一子区域，按照坡度大小对划分的子区域进行编号处理，并将编号处理后的子区域传输至灌溉单元；所述灌溉单元对区域划分单元传输的编号处理后的子区域进行接收，根据接收结果，单独对坡度最高的子区域中的农作物进行灌溉处理，并将灌溉信息传输至水移距离预
测模块，灌溉信息包括灌溉子区域、灌溉时间和灌溉子区域对应的坡度，单独对坡度最高的子区域进行灌溉是因为在高处灌溉的水流会在重力作用下流向坡度较低的子区域，此操作有利于后面对农作物在灌溉前后的养分流失情况，以及水流的流动距离进行分析，进而保证预测的农作物灌溉量和灌溉时间更加精确。
[0007]进一步的，所述水移距离预测模块包括土壤养分监测单元、渗透水监测单元和水移距离预测单元；所述土壤养分监测单元对灌溉单元传输的灌溉信息进行接收，在灌溉结束后，基于大数据对相同灌溉条件和相同种植坡度下农作物在灌溉前后的养分流失情况进行获取，当农作物在灌溉前后养分含量不同时，对对应农作物所属子区域进行确定，对确定的子区域对应的编号值进行获取，将获取的最大编号值传输至水移距离预测单元，土壤养分监测单元用于对农作物在灌溉后的养分流失情况进行分析，为水移距离预测单元对土壤表面水移距离的预测过程提供数据支撑；所述渗透水监测单元对灌溉单元传输的灌溉信息进行接收，在灌溉结束后，基于大数据对相同灌溉条件和相同种植坡度下农作物在灌溉前后的土壤湿度进行获取，当农作物在灌溉前后的土壤湿度不同时，对对应农作物所属子区域进行确定，对确定的子区域对应的编号值进行获取，将获取的最大编号值传输至水移距离预测单元，渗透水监测单元用于对农作物在灌溉后的土壤湿度变化进行分析，为水移距离预测单元对土壤底层水移距离的预测过程提供数据支撑；所述水移距离预测单元对土壤养分监测单元和渗透水监测单元分别传输的最大编号进行接收，基于接收的编号信息，利用数学模型对土壤表面的水移距离进行预测，利用数学模型对土壤底层的水移距离进行预测，并将预测的水移距离传输至灌溉调控预测模块，其中，L表示土壤表面的水移距离，j=1,2,
…
,m，表示土壤养分监测单元获取的编号值，m表示土壤养分监测单元获取的最大编号值，H
j
表示编号为j的子区域对应的划分宽度，F表示土壤底层的水移距离，i=1,2,
…
,n，表示渗透水监测单元获取的编号值，m表示渗透水监测单元获取的最大编号值，H
i
表示编号为i的子区域对应的划分宽度。
[0008]进一步的，所述灌溉时间预测模块包括判断单元和灌溉时间预测单元；所述判断单元利用土壤检测仪对各子区域中的土壤湿度进行采集，将采集的土壤湿度与临界湿度进行对比，若采集的土壤湿度＞临界湿度，则此时无需对农作物进行灌溉处理，若采集的土壤湿度≤临界湿度，则此时需要对农作物进行灌溉处理，根据对比结果对需要灌溉处理的子区域进行确定，并将确定的灌溉子区域传输至灌溉调控模块，将无需灌溉的子区域传输至灌溉时间预测单元，农作物在低于临界湿度时无法正常生长；所述灌溉时间预测单元对判断单元传输的无需灌溉的子区域进行接收，根据农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对接收的子区域的灌溉时间进行预测，若预测的灌溉时间＜最近降雨时间，则以预测时间对种植区域进行灌溉处理，若预测的灌溉时间≥最近降雨时间，则以降雨时间对种植区域进行灌溉处理，并将确定的灌溉时间和灌溉子区域传输至灌溉调控模块，灌溉时间预测单元用于对判断单元判断
的无需灌溉的子区域的灌溉时间进行预测，避免上述子区域中的农作物出现过度灌溉的情况，有利于减少水资源的浪费。
[0009]进一步的，所述灌溉调控模块包括第一调控单元、第二调控单元和灌溉调控单元；所述第一调控单元对判断单元传输的灌溉子区域，以及灌溉时间预测单元传输的灌溉时间和灌溉子区域进行接收，基于接收信息，对各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量进行确定，并将各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量传输至灌溉调控单元；所述第二调控单元对水移距离预测单元传输的土壤表面和土壤底层的水移距离进行接收，结合降雨量，在降雨作用后，对未发生渗透现象的子区域对应的灌溉量进行确定，并将确定的灌溉量传输至灌溉调控单元；所述灌溉调控单元对第一调控单元传输的各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量，以及第二调控单元传输的未发生渗透现象的子区域对应的灌溉量进行接收，基于接收信息，对对应子区域进行灌溉处理。
[0010]进一步的，所述灌溉时间预测单元根据农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对接收的子区域的灌溉时间进行预测的具体方法为：根据农业种植区域在降雨前受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况进行获取，基于获取信息，对各子区域在降雨前土壤湿度的变化情况进行预测，具体的预测公式W为：当Q
‑
Q＇≥0且T
‑
T＇≥0时：W=E
t
+（Q
‑
Q＇）*本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述系统包括灌溉模块、水移距离预测模块、灌溉时间预测模块和灌溉调控模块；所述灌溉模块用于在农业种植区域进行区域划分后，对各子区域的农作物单独进行灌溉处理，并将灌溉信息传输至水移距离预测模块；所述水移距离预测模块用于在农业种植区域进行单独灌溉时，根据农作物的养分流失情况和土壤渗水情况，对土壤表面和土壤底层的水移距离进行预测，并将预测结果传输至灌溉调控模块；所述灌溉时间预测模块用于根据各子区域中农作物的土壤湿度情况，判断各子区域是否需要进行灌溉，基于判断结果，结合农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对灌溉子区域的灌溉时间进行预测，并将预测的灌溉时间传输至灌溉调控模块；所述灌溉调控模块用于对水移距离预测模块传输的土壤表面和土壤底层的水移距离，以及灌溉时间预测模块传输的灌溉时间进行接收，基于接收信息，对各子区域的灌溉量和灌溉时间进行确定，根据确定的灌溉信息对对应子区域进行灌溉处理。2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述灌溉模块包括区域划分单元和灌溉单元；所述区域划分单元将同一坡度种植的农作物划入同一子区域，按照坡度大小对划分的子区域进行编号处理，并将编号处理后的子区域传输至灌溉单元；所述灌溉单元对区域划分单元传输的编号处理后的子区域进行接收，根据接收结果，单独对坡度最高的子区域中的农作物进行灌溉处理，并将灌溉信息传输至水移距离预测模块，灌溉信息包括灌溉子区域、灌溉时间和灌溉子区域对应的坡度。3.根据权利要求2所述的一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述水移距离预测模块包括土壤养分监测单元、渗透水监测单元和水移距离预测单元；所述土壤养分监测单元对灌溉单元传输的灌溉信息进行接收，在灌溉结束后，基于大数据对相同灌溉条件和相同种植坡度下农作物在灌溉前后的养分流失情况进行获取，当农作物在灌溉前后养分含量不同时，对对应农作物所属子区域进行确定，对确定的子区域对应的编号值进行获取，将获取的最大编号值传输至水移距离预测单元；所述渗透水监测单元对灌溉单元传输的灌溉信息进行接收，在灌溉结束后，基于大数据对相同灌溉条件和相同种植坡度下农作物在灌溉前后的土壤湿度进行获取，当农作物在灌溉前后的土壤湿度不同时，对对应农作物所属子区域进行确定，对确定的子区域对应的编号值进行获取，将获取的最大编号值传输至水移距离预测单元；所述水移距离预测单元对土壤养分监测单元和渗透水监测单元分别传输的最大编号进行接收，基于接收的编号信息，利用数学模型对土壤表面的水移距离进行预测，利用数学模型对土壤底层的水移距离进行预测，并将预测的水移距离传输至灌溉调控预测模块，其中，L表示土壤表面的水移距离，j=1,2,
…
,m，表示土壤养分监测单元获取的编号值，m表示土壤养分监测单元获取的最大编号值，H
j
表示编号为j的子区域对应的划分宽度，F表示土壤底层的水移距离，i=1,2,
…
,n，表示渗透水监测单元获取的编号值，m表示渗透水监测单元获取的最大编号值，H
i
表示编号为i的子区域对应的划分宽度。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述灌溉时间预测模块包括判断单元和灌溉时间预测单元；所述判断单元利用土壤检测仪对各子区域中的土壤湿度进行采集，将采集的土壤湿度与临界湿度进行对比，若采集的土壤湿度＞临界湿度，则此时无需对农作物进行灌溉处理，若采集的土壤湿度≤临界湿度，则此时需要对农作物进行灌溉处理，根据对比结果对需要灌溉处理的子区域进行确定，并将确定的灌溉子区域传输至灌溉调控模块，将无需灌溉的子区域传输至灌溉时间预测单元；所述灌溉时间预测单元对判断单元传输的无需灌溉的子区域进行接收，根据农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对接收的子区域的灌溉时间进行预测，若预测的灌溉时间＜最近降雨时间，则以预测时间对种植区域进行灌溉处理，若预测的灌溉时间≥最近降雨时间，则以降雨时间对种植区域进行灌溉处理，并将确定的灌溉时间和灌溉子区域传输至灌溉调控模块。5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述灌溉调控模块包括第一调控单元、第二调控单元和灌溉调控单元；所述第一调控单元对判断单元传输的灌溉子区域，以及灌溉时间预测单元传输的灌溉时间和灌溉子区域进行接收，基于接收信息，对各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量进行确定，并将各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量传输至灌溉调控单元；所述第二调控单元对水移距离预测单元传输的土壤表面和土壤底层的水移距离进行接收，结合降雨量，在降雨作用后，对未发生渗透现象的子区域对应的灌溉量进行确定，并将确定的灌溉量传输至灌溉调控单元；所述灌溉调控单元对第一调控单元传输的各灌溉子区域在对应灌溉时间的灌溉量，以及第二调控单元传输的未发生渗透现象的子区域对应的灌溉量进行接收，基于接收信息，对对应子区域进行灌溉处理。6.根据权利要求5所述的一种基于大数据的智慧灌溉调控系统，其特征在于：所述灌溉时间预测单元根据农业种植区域受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况，对接收的子区域的灌溉时间进行预测的具体方法为：根据农业种植区域在降雨前受到的光照情况和农业种植区域所处位置的温度变化情况进行获取，基于获取信息，对各子区域在降雨前土壤湿度的变化情况进行预测，具体的预测公式W为：当Q
‑
Q＇≥0且T
‑
T＇≥0时：W=E
t
+（Q
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：吕名礼，
申请(专利权)人：上海华维可控农业科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：