一种智能高效节水灌溉方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能高效节水灌溉方法及系统，涉及智能灌溉技术领域，包括如下步骤：获取待灌溉区域的状态数据，基于所述状态数据获取待灌溉区域的灌溉需求水量，所述状态数据包括所述灌溉区域内植被的缺水图像数据和水分损耗数据；获取待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，所述工作数据包括所述待灌溉区域内灌溉设备的实时灌溉水压

【技术实现步骤摘要】
一种智能高效节水灌溉方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能灌溉
，具体涉及一种智能高效节水灌溉方法及系统
。

技术介绍

[0002]水是生命之源，是生物生存不可或缺的资源
。
灌溉是为了满足天然降水不能满足的那部分水量以控制灌溉的方式提供给作物，现代化的农业要求必须提高水资源的利用效率，同时进一步采取有利于农业环境和管理的灌溉方式
。
传统的农业模式会浪费很多的人力和物力，因此传统农业需要向智慧农业进行转变；传统的基于物联网的灌溉方法和系统的智能化水平较低，进行灌溉时大多需要人工现场控制，较为费力不便，无法根据农作物的实际情况进行灌溉，造成水资源浪费，也不利于农作物的生长，且一般的灌溉系统采用一个水泵向多个灌溉设备进行泵水，若水泵为了使最远端的灌溉设备能够具有较高的流量从而高功率运行，这样对于近端的待灌溉区域则会收到超出承受范围的高流量灌溉，产生水资源的浪费
。

技术实现思路

[0003]为了克服上述缺陷，本专利技术提供了智能高效节水灌溉方法及系统，本专利技术能够避免水泵长期高功率运行，既能够减少电力资源的浪费，也能够节约水资源，提高灌溉工作的经济效益
。
[0004]一方面，提供一种智能高效节水灌溉方法，包括如下步骤：
[0005]获取待灌溉区域的状态数据，基于所述状态数据获取待灌溉区域的灌溉需求水量，所述状态数据包括所述灌溉区域内植被的缺水图像数据和水分损耗数据；
[0006]获取待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，所述工作数据包括所述待灌溉区域内灌溉设备的实时灌溉水压
、
实时流量数据和该灌溉设备与水泵之间的位置距离；
[0007]根据所述灌溉需求水量和工作数据，得出水泵的输出功率，根据所述输出功率控制水泵向所述灌溉设备泵水
。
[0008]作为优选地，基于所述状态数据获取待灌溉区域的灌溉需求水量时，具体包括以下步骤：
[0009]预先获取待灌溉区域在不同缺水情况下的图像集合，采集待灌溉区域的植被深度和灌溉面积，根据所述图像集合
、
植被深度和灌溉面积建立灌溉需求模型；
[0010]采集所述待灌溉区域的彩色图像
、
红外图像和深度图像作为图像数据，将所述待灌溉区域的土层划分为浅层和深层，检测获取所述浅层土壤的含水率作为第一含水率，检测获取所述深层土壤的含水率作为第二含水率，将所述第一含水率
、
第二含水率和植被深度整合为水分损耗数据；
[0011]将所述图像数据与所述水分损耗数据代入所述灌溉需求模型中，获取待灌溉区域的灌溉需求水量
。
[0012]作为优选地，根据所述图像集合
、
植被深度和灌溉面积建立灌溉需求模型时，具体
包括以下步骤：
[0013]将所述图像集合作为训练集
、
所述植被深度作为验证集
、
所述灌溉面积作为测试集；
[0014]根据所述训练集
、
所述验证集和所述测试集建立灌溉需求模型
。
[0015]作为优选地，根据所述灌溉需求水量和工作数据，得出待灌溉区域内灌溉设备的控制所述水泵的输出功率时，具体还包括以下步骤：
[0016]预先获取所待灌溉区域内灌溉设备处于同样开度时，在不同水压下的流量，得出压力
‑
流量范围表；
[0017]获取所述水泵连接的灌溉设备总数和任一灌溉设备与所述水泵之间的位置距离，得出设备距离表；
[0018]根据所述压力
‑
流量范围表
、
设备距离表，建立水泵供水模型，将所述根据所述灌溉需求水量和工作数据代入所述水泵供水模型中，得出所述水泵的输出功率
。
[0019]作为优选地，预先获取所待灌溉区域内灌溉设备处于同样开度时，在不同水压下的流量，得出压力
‑
流量范围表时，还包括以下步骤：
[0020]控制所述灌溉设备开度不变，灌溉设备与所述水泵的距离不变，控制水泵的功率从大到小变化，记录所述灌溉设备的流量；
[0021]或者，控制所述灌溉设备开度不变，水泵的功率不变，控制所述灌溉设备与所述水泵的距离从大到小变化，记录所述灌溉设备的流量
。
[0022]作为优选地，所述智能高效节水灌溉方法还包括以下步骤：
[0023]获取所述待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，以及所述工作数据与所述灌溉设备运行情况的关联数据，所述关联数据具体为：控制所述灌溉设备开度不变，所述水泵的功率不变或所述灌溉设备与所述水泵的距离不变，工作数据与压力
‑
流量范围表和
/
或设备距离表之间的对应关系；
[0024]根据所述灌溉设备的工作数据与所述关联数据，判断所述灌溉设备的故障率
。
[0025]第二方面，提供一种智能高效节水灌溉系统，包括以下内容：
[0026]待灌溉区域检测模块：所述待灌溉区域检测模块用于获取所述待灌溉区域内制备的状态数据，所述状态数据包括所述灌溉区域内植被的缺水图像数据和水分损耗数据；
[0027]灌溉设备检测模块：所述灌溉设备数据获取模块用于获取待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，所述工作数据包括所述待灌溉区域内灌溉设备的实时灌溉水压
、
实时流量数据和该灌溉设备与水泵之间的位置距离；
[0028]中心控制模块：所述中心控制模块用于接收所述待灌溉区域检测模块
、
灌溉设备检测模块的检测数据，并基于上述数据计算得出水泵的输出功率；
[0029]水泵控制模块：所述水泵控制模块用于接收所述中心控制模块发送的水泵的输出功率，并根据水泵的输出功率控制水泵的动作
。
[0030]作为优选地，所述中心控制模块还包括以下内容：
[0031]灌溉需求计算模块，所述灌溉需求计算模块用于预先获取待灌溉区域在不同缺水情况下的图像集合，采集待灌溉区域的植被深度和灌溉面积，并根据所述图像集合
、
植被深度和灌溉面积建立灌溉需求模型；
[0032]水泵供水计算模块，所述水泵供水计算模块用于根据压力
‑
流量范围表
、
设备距离
表建立水泵供水模型
。
[0033]第三方面，提供一种电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述智能高效节水灌溉方法
。
[0034]第四方面，提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述智能高效节水灌溉方法
。
[0035]本专利技术的有益效果体现在：
[0036]本专利技术通过获取待灌溉区域的状态数据，同时获取待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，从而获取带灌溉区域的灌溉需本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种智能高效节水灌溉方法，其特征在于，包括如下步骤：获取待灌溉区域的状态数据，基于所述状态数据获取待灌溉区域的灌溉需求水量，所述状态数据包括所述灌溉区域内植被的缺水图像数据和水分损耗数据；获取待灌溉区域内灌溉设备的工作数据，所述工作数据包括所述待灌溉区域内灌溉设备的实时灌溉水压
、
实时流量数据和该灌溉设备与水泵之间的位置距离；根据所述灌溉需求水量和工作数据，得出水泵的输出功率，根据所述输出功率控制水泵向所述灌溉设备泵水
。2.
根据权利要求1所述的智能高效节水灌溉方法，其特征在于，基于所述状态数据获取待灌溉区域的灌溉需求水量时，具体包括以下步骤：预先获取待灌溉区域在不同缺水情况下的图像集合，采集待灌溉区域的植被深度和灌溉面积，根据所述图像集合
、
植被深度和灌溉面积建立灌溉需求模型；采集所述待灌溉区域的彩色图像
、
红外图像和深度图像作为图像数据，将所述待灌溉区域的土层划分为浅层和深层，检测获取所述浅层土壤的含水率作为第一含水率，检测获取所述深层土壤的含水率作为第二含水率，将所述第一含水率
、
第二含水率和植被深度整合为水分损耗数据；将所述图像数据与所述水分损耗数据代入所述灌溉需求模型中，获取待灌溉区域的灌溉需求水量
。3.
根据权利要求2所述的智能高效节水灌溉方法，其特征在于，根据所述图像集合
、
植被深度和灌溉面积建立灌溉需求模型时，具体包括以下步骤：将所述图像集合作为训练集
、
所述植被深度作为验证集
、
所述灌溉面积作为测试集；根据所述训练集
、
所述验证集和所述测试集建立灌溉需求模型
。4.
根据权利要求1所述的智能高效节水灌溉方法，其特征在于，根据所述灌溉需求水量和工作数据，得出待灌溉区域内灌溉设备的控制所述水泵的输出功率时，具体还包括以下步骤：预先获取所待灌溉区域内灌溉设备处于同样开度时，在不同水压下的流量，得出压力
‑
流量范围表；获取所述水泵连接的灌溉设备总数和任一灌溉设备与所述水泵之间的位置距离，得出设备距离表；根据所述压力
‑
流量范围表
、
设备距离表，建立水泵供水模型，将所述根据所述灌溉需求水量和工作数据代入所述水泵供水模型中，得出所述水泵的输出功率
。5.
根据权利要求4所述的智能高效节水灌溉方法，其特征在于，预先获取所待灌溉区域内灌溉设备处于同样开度时，在不同水压下的流量，得出压力
‑
流量范围表时，还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，李徐，
申请(专利权)人：重庆水利电力职业技术学院，
类型：发明
国别省市：