[发明专利]一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及农业灌溉技术领域，具体为一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统。

背景技术

灌溉行为的实施一般需要考虑3个因素：作物的生长阶段、蒸腾量、土壤中可用水含量。但是目前市场上常见的灌溉控制系统大多会考虑蒸腾量和土壤水分含量，很少将作物各生长阶段对水分的不同需求考虑进去，而且只考虑土壤水分含量，不考虑土壤中可用水的含量也会导致灌溉量和作物的实际需求不相符情况的发生。因此本发明综合考虑3个决定灌溉的影响条件，根据作物不同的生长阶段需求、实际蒸腾量和土壤中可用水含量综合评估作物根区土壤水分的亏缺程度，并根据其亏缺程度进行灌溉控制，可以准确、及时、精准的控制灌溉行为，实现节水灌溉。

涉及到的控制理论如下：

1.作物生长阶段的确定：作物在整个生长过程中一般分成几个典型的生长阶段，可以用生长系数K_C来表示，每种作物都有特定的生长系数；不同的生长阶段对应的生长系数各不相同，利用生长系数来反映作物各个生长阶段需水量的变化；作物何时进入某一典型生长阶段，可以通过积温GDD反映出来，当累计积温到达某一值时，就代表作物进入了某一个特定的生长阶段，所以可以根据积温来衡量当前的生长系数K_C，然后根据K_C所反映的作物需水量进行灌溉量调整。作物积温GDD可以根据公式(1)进行计算。

公式(1)中GDD代表积温，T_max代表每日最高温度，T_min代表每日最低温度，T_base代表基础温度，每种作物都有特定的基础温度。

2.蒸腾量的确定：作物的理论蒸腾量ET₀可以根据本地的天气数据利用彭曼公式计算得到，但是还需要根据生长系数K_C进行调整才能得到实际蒸腾量ET_C，ET_C可以根据公式(2)进行计算。

ET_C＝K_CET₀(2)

3.土壤可用水含量：土壤含水量并不等于作物可以使用的含水量，作物能够利用的含水量是指有效水含量AWC，它等于土壤含水量FC和凋萎含水量WP之差，所以只有土壤中的有效水才是作物真正可以使用的水，不同的土壤类型都有与之对应的凋萎含水量，当土壤中含水量达到调萎含水量时，可以认为土壤可用水含量为0％。土壤有效水含量可以根据公式(3)计算得到，土壤可用水含量利用公式(4)计算得到。

AWC＝FC-WP(3)

公式(4)中，AWC_t代表当前土壤可用水含量，AWC_y代表前一日土壤可用水含量，RF代表自然降水量，IR代表灌溉水量，代表前一日蒸腾量。

当前的自动灌溉控制系统多种多样，但是大致可以分为两大类：第一，利用计算机平台搭载控制系统，这种方式通过各种环境及土壤水分传感器检测环境及土壤水分信息，再通过中间信息传递设备将数据传输到计算机上，利用计算机搭载的控制系统进行分析并得出控制策略，然后再将数据传输到执行机构进行灌溉控制；第二，直接利用单片机或PLC等硬件设备运行控制系统，各种传感器和执行机构直接和其进行连接，单片机或PLC通过内置的控制逻辑进行分析和运算，得出控制方式并通过执行机构进行灌溉控制。

以上两种控制系统均存在一定的缺陷和不足：一、利用计算机平台搭载控制系统，该模式下，计算机可以运行较为复杂的控制算法，控制精度相对较高，但是系统构建相对复杂，用户需要购买计算机搭载控制系统；二、利用单片机或PLC等硬件设备直接运行控制系统，该模式下，系统构建相对简单，但时由于单片机及PLC性能相对较低，无法运行复杂的控制算法，控制逻辑相对简单，控制精度相对较差。此外，以上两种控制系统都存在一个共同的不足，那就是管理方式不灵活，管理者很难实时的监视系统的运行状态，没办法做到随时随地的进行监视、管理和控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于云平台和智能手机的自动灌溉控制系统，包括：云平台、智能手机客户端、天气数据、土壤水分传感器、灌溉执行器，所述的智能手机客户端通过网络与云平台连接，所述的天气数据通过网络与云平台连接，所述的土壤水分传感器通过网络与云平台连接，所述的灌溉执行器与云平台连接。