[发明专利]智能化水稻排水灌溉系统

说明书

技术领域

本发明涉及排水灌溉领域，尤其涉及一种智能化水稻排水灌溉系统。

背景技术

水稻是全球主要的种植作物之一，其种植历史悠久，尤其是近年杂交水稻的集中研究，水稻的产量和经济效益越来越高，为解决全球饥饿问题、维护国际社会稳定做出突出贡献。

水稻的种植方式与其他旱地农作物的种植方式不同。水稻具有喜水耐水特性，常采用淹灌方式，因此，渗漏损失水量大，灌水次数多，灌溉定额大。灌溉制度应满足不同时期稻田淹灌水层的深度要求。由此看来，水稻对水量的要求比较苛刻，为了维持水稻的高产量，需要时刻保证水稻对水量的需求。

稻田内的存水量需要维持在一定高度，才能最适合水稻的生长，因此需要对稻田灌溉排水结合的方式，才能及时保证稻田的存水量。然而，现有技术中的稻田排水灌溉系统，往往只偏重排水或灌溉中的某一方面，忽略了另一方面，或者另一方面仅仅采用人工方式进行处理，大大降低了稻田排水灌溉系统的自动化程度，无法适应水稻生长各个时期对稻田存水量的不同要求。

因此，需要一种新的稻田排水灌溉系统，将排水或灌溉过程都进行自动化定制，能够在存水量过多时自动排水，能够在存水量偏少时自动灌溉，从而保证稻田水位维持在预设高度，保证水稻的正常生长。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化水稻排水灌溉系统，通过图像识别技术确定稻田内水位高度占据整株水稻高度的浸水百分比，从而确定稻田所需的抽排水量，并控制抽排水设备按照所需抽排水量自动完成水稻的排水灌溉，将水稻的浸水高度维持在一个合理范围，避免水稻被淹或缺水。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化水稻排水灌溉系统，所述系统包括抽排水设备、液位计、摄像头、图像处理设备和主控制器，所述抽排水设备用于对所述稻田内存水量进行抽排，所述液位计用于检测所述稻田的水位高度，所述摄像头用于拍摄稻田图像，所述图像处理设备与所述摄像头连接以对所述稻田图像图像处理，所述主控制器与所述抽排水设备、所述液位计和所述图像处理设备分别连接，基于所述图像处理结果和所述水位高度控制所述抽排水设备的抽排操作。

更具体地，在所述智能化水稻排水灌溉系统中，所述系统还包括流量检测仪，与所述抽排水设备连接，用于检测所述抽排水设备抽水总量或排水总量；所述抽排水设备还包括电动机，用于根据接收到的抽水信号将所述稻田内存水量抽出，并根据接收到的排水信号停止工作；电磁阀，设置在所述稻田的灌溉水道中，用于根据接收到的抽水信号控制所述灌溉水道的关闭，还用于根据接收到的排水信号控制所述灌溉水道的打开，以控制所述灌溉水道上方的灌溉水流进入所述灌溉水道；存储设备，用于存储水稻上限灰度阈值和水稻下限灰度阈值，所述存储设备还存储了浸水位置抽排水量对照表，所述水稻上限灰度阈值和所述水稻下限灰度阈值用于将图像中的水稻和背景分离，所述浸水位置抽排水量对照表保存了浸水百分比和抽排水量的一一对应关系；所述摄像头为高清摄像头，分辨率为1280×720，设置在所述稻田的上方，用于拍摄稻田图像；所述图像处理设备包括图像预处理单元、图像分割单元和水稻水面高度识别单元，所述图像预处理单元与所述摄像头连接，用于对所述稻田图像依次执行对比度增强和小波滤波以输出滤波稻田图像，所述图像分割单元与所述图像预处理单元和所述存储设备分别连接，用于将所述滤波稻田图像中灰度值在所述水稻上限灰度阈值和所述水稻下限灰度阈值之间的像素识别以组成多个水稻子图像，所述水稻水面高度识别单元与所述图像分割单元连接，基于每一个水稻子图像识别每一株水稻的水面高度，还平均多株水稻的水面高度以得到平均水面高度；所述主控制器与所述抽排水设备、所述液位计、所述流量检测仪、所述存储设备和所述图像处理设备分别连接，对所述液位计输出的水位高度和所述图像处理设备输出的平均水面高度求和以获得水稻高度，将所述水位高度除以所述水稻高度以获得所述水位高度占据所述水稻高度的浸水百分比，基于所述得到的浸水百分比在所述浸水位置抽排水量对照表查找与所述得到的浸水百分比对应的抽排水量，并在所述对应抽排水量为抽水量时发出抽水信号，在所述对应抽排水量为排水量时发出排水信号；无线通信接口，与远端的农田水利控制平台无线连接，还与所述主控制器连接，用于将所述水位高度、所述平均水面高度、所述得到的浸水百分比和所述对应抽排水量无线发送到所述农田水利控制平台，并接收所述农田水利控制平台发送的控制指令，所述控制指令中包括抽排水量；供电电源，与所述主控制器连接，用于为所述系统内除了所述供电电源之外的设备提供电源供应，并在所述主控制器的控制下进行供电管理；其中，所述主控制器在所述流量检测仪发送的抽水总量或排水总量等于所述对应抽排水量，停止所述抽排水设备的抽排操作，所述主控制器、所述电动机、所述存储设备、所述供电电源都设置在所述系统的防水外壳内。