[发明专利]一种基于物联网的果蔬智能灌溉系统

说明书

技术领域

本发明属于果蔬智能灌溉的技术领域，具体涉及一种基于物联网的果蔬智能灌溉系统。

背景技术

要实现农业规模化、高产、优质、高效地生产，就必须采用先进的工业化和信息化生产方式对农业生产的过程实施控制和管理。然而国内现有智慧农业的灌溉存在系统功能单一，数据信息量小等不足等问题。

现有技术采用过滤后的雨水对果蔬进行灌溉，可节省大量的水资源；或者根据用户设定的湿度值来控制土壤的湿度，以解决作物自动灌溉养护的问题；以及能实现对果蔬等植株进行根内外的智能浇灌，其喷雾粒径小，雾量大，雾团覆盖直径大，能有效覆盖整个植株。

但上述这些已有灌溉方式大都单纯以节水为目的，在灌溉方式上采用定时定量灌溉或仅仅简单地以土壤湿度阀值作为灌溉依据，已有专利技术未考虑不同作物在不同生长阶段的需水量是不同的，也未考虑降雨量、作物蒸腾量和土壤渗漏量等动态因数，这些已有灌溉方法已很难跟上快速发展的物联网技术和人工智能技术步伐。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种基于物联网的果蔬智能灌溉系统，以解决现有果蔬智能灌溉系统未结合降雨量、作物蒸腾量和土壤渗漏量等动态因数的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于物联网的果蔬智能灌溉系统，包括

环境检测模块，用于检测、采集并传送果蔬所处环境周围的环境温度、土壤温湿度、太阳光照强度和降雨量的信息；

数据采集终端，接收环境检测模块采集的环境信息，将接受的环境信息处理转化并传送；

智能灌溉决策服务器，包括：

存储模块，包括存储有不同果蔬作物在不同生长阶段所需的最佳需水需肥量数据的需水需肥数据库；和存储有不同果蔬作物在不同生长阶段所需的最佳环境参数的环境参数数据库；

计算模块，通过模拟果蔬作物所处环境的降水量、径流量、土壤水分的渗透量、地下水补给量和具体果蔬作物水分蒸腾量之间的关系，用于满足不同果蔬作物对水分的收支平衡，计算模块内部建设有土壤水分平衡模型，计算核心公式为:

I+P+G=ETc+D+R+△W

其中，I为灌溉量，P为降水量，G为地下水补给量，ETc为参考作物蒸腾量，D为土壤水分的渗漏量，R为径流量，△W为有效储水量的变化量；

和作物蒸腾模型，其计算公式为：

ETc=f(△,e_s,e_a,e_a,R_n,Gt, γ,μ₂）

f=K*(0.46Tmean+8)

其中，f为修正系数，△为饱和水气压-温度曲线上的斜率（kpa/oC），e_s为饱和水气压（kpa），e_a为空气实际水气压（kpa），Rn为植物表面的净辐射（MJ/m2.d)，Gt为土壤热通量（oC），γ为湿度计常数（kpa/oC），μ₂为离地面2米处的平均风速（m/s)，Tmean是日平均温度（℃）,K为种植地的纬度和具体时间得出的年日照小时的每日平均百分比；

以及灌溉决策推理机，根据不同果蔬作物，读取需水需肥数据模块中对应果蔬作物需水需肥数据和环境参数数据模块中对应果蔬作物所需的最佳环境参数，并配合土壤水分平衡模型和作物蒸腾模型模拟对果蔬作物水分的收支平衡，以预测并判断果蔬作物的浇灌时间、浇灌次数和浇灌量，其中，每天的浇灌总量计算公式为：

I=Ix+P+Py-Ic-R-D-ETc

其中，I为每天的浇灌总量，Ix为参考作物在不同生长阶段的需水量，Ix直接从需水需肥数据模块中提取，P为传感器测量的上次灌溉后的已有降雨量，Py是根据天气预报估计的未来几天的降雨量，Ic为传感器实时测量的土壤湿度,ETc为作物蒸腾量，D为渗漏量,R为径流量；

以及灌溉控制终端，接收智能灌溉决策服务器预测并判断出的果蔬作物的浇灌时间、浇灌次数和浇灌量等信息，并控制完成对果蔬作物的灌溉。

优选地，环境检测模块包括土壤温湿度传感器、光照强度检测仪和雨量检测仪。

优选地，数据采集终端包括第一中央处理器和分别与第一中央处理器连接的第一通信模块、AD模块、太阳能电源和存储模块。