[发明专利]一种基于物联网的智能化农业浇灌系统

权利要求书

1.一种基于物联网的智能化农业浇灌系统，其特征在于：包括环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块、环境数据预处理模块、管理数据库、灌溉参数分析模块、管理服务器、显示终端、浇灌控制模块；

环境参数预处理模块分别与环境参数检测模块、土壤湿度检测模块、土壤温度检测模块连接，浇灌参数分析模块与环境数据预处理模块和管理数据库连接，管理服务器分别与灌溉参数分析模块、显示终端和浇灌控制模块连接；

所述环境参数检测模块用于实时对大棚内的环境参数进行检测，并将检测的大棚内空气中的温度、湿度、二氧化碳浓度发送至环境参数预处理模块；

所述土壤湿度检测模块为湿度传感器，用于实时检测大棚内土壤的湿度，并将检测的大棚内土壤的湿度发送至环境数据预处理模块；

所述土壤温度检测模块为温度传感器，用于实时检测大棚内土壤的温度，并将检测的大棚内土壤的温度发送至环境数据预处理模块；

所述环境参数预处理模块用于接收环境参数检测模块发送的空气中的温度、空气中的湿度和空气中的二氧化碳浓度，接收土壤湿度检测模块发送的土壤湿度，接收土壤温度检测模块发送的土壤的温度，对接收的空气中的温度、空气中的湿度和空气中的二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度按照采集时间段进行划分，并统计各采集时间段内的空气中的温度、空气中的湿度、空气中的二氧化碳浓度以及土壤中的温度、湿度的平均值，获得每天的时间段参数集合Q_w(q_w1,q_w2,...,q_wt,...,q_w6)，q_wt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的平均数值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示为采集时间段，w表示为环境参数，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分别表示为大棚内空气中的温度、空气中的湿度、空气中的二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度，环境参数预处理模块将每天的时间段参数集合发送至浇灌参数分析模块；

所述管理数据库存储不同浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，存储各季节下各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度和土壤湿度数值，并存储各采集时间段内环境参数对应的比例系数和各级别的大棚通风符合度系数范围；

所述浇灌参数分析模块用于接收环境参数预处理模块发送的每天的时间段参数集合，并将每天各采集时间段对应的时间段参数与当前季节所设定的各采集时间段对应的标准空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤湿度进行对比，得到时间段对比参数集合ΔQ_w(Δq_w1,Δq_w2,...,Δq_wt,...,Δq_w6)，Δq_wt表示为在第t个采集时间段内第w个环境参数对应的数值与当前季节对应的第t个采集时间段内第w个环境参数对应的标准数值间的差值，并对接收的各采集时间段内的土壤湿度数值与上一采集时间段内的土壤湿度数值进行对比，得到土壤湿度实时对比集合Q′_p5(q′_p51,q′_p52,...,q′_p5t,...,q′_p56)，q′_p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值，根据土壤实时对比集合以及各采集时间段对应的土壤湿度统计大棚内土壤的浇灌比例系数，浇灌参数分析模块将时间段对比参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数发送至管理服务器；

所述大棚内土壤的浇灌比例系数的计算公式为表示为大棚内土壤的浇灌比例系数，e表示为自然数，等于2.718，q_p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值，q_p5(t-1)表示为第t-1个采集时间段内土壤湿度数值，q_p5t_标准表示为第t个采集时间段内土壤湿度对应的标准数值，q′_p5t表示为第t个采集时间段内土壤湿度数值与第t-1个采集时段内土壤湿度数值间的差值；

所述管理服务器用于接收浇灌参数分析模块发送的各时间段参数集合以及大棚内土壤的浇灌比例系数，根据接收的浇灌比例系数筛选出管理数据库中各浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量，并提取需浇灌大棚内的面积，管理服务器根据大棚内浇灌比例系数对应的每平方米需浇灌水的量和大棚内的面积统计大棚供水量，并将供水量数据信息发送至浇灌控制模块，且接收浇灌控制模块反馈的供水量，一旦采集的供水量大于统计的供水量数据信息，则管理服务器发送停止浇灌控制指令至浇灌控制模块；

同时，管理服务器提取管理数据库中各采集时间段下各环境参数对应的比例系数，管理服务器根据各时间段参数集合以及各采集时间段下各环境参数对应的比例系数统计各采集时间段下的大棚通风符合度系数，所述管理服务器将大棚通风符合度系数分别与各级别的大棚通风符合度系数范围进行对比，若大棚通风符合度系数小于一级通风所对应的大棚通风符合度下限数值ζ1，则管理服务器不发送控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在一级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送一级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在二级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送二级通风控制指令至通风执行终端，若大棚通风符合度系数在三级通风所对应的大棚通风符合度范围内，则管理服务器发送三级通风控制指令至通风执行终端，同时，管理服务器将大棚内所需的供水量数据信息、大棚通风符合度系数发送至显示终端；

其中，大棚通风符合度系数的计算公式为θ_t表示为第t个采集时间段对应的大棚通风符合度系数，k_q1t,k_q2t,k_q3t,k_q4t,k_q5t分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度对应的比例系数，Δq_p1t,Δq_p2t,Δq_p3t,Δq_p4t,Δq_p5t分别表示为在第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度与对应的当前季节中第t个采集时间段内所对应的环境参数的标准数值间的差值，q_p1t_标准,q_p2t_标准,q_p3t_标准,q_p4t_标准,q_p5t_标准分别表示为第t个采集时间段内空气中温度、湿度、二氧化碳浓度、土壤温度、湿度所对应的标准数值，q_p2t表示为第t个采集时间段内空气湿度数值，q_p3t表示为第t个采集时间段内二氧化碳浓度数值，q_p3(t-1)表示为第t-1个采集时间段内二氧化碳浓度数值；

所述浇灌控制模块用于接收管理服务器发送的供水量数据信息，控制供水管由关闭切换成打开状态，并实时采集供水量，将采集的供水量发送至管理服务器，同时，接收管理服务器发送的停止浇灌控制指令，控制供水管由打开状态切换成关闭状态；

所述显示终端用于接收管理服务器发送的大棚内所需的供水量数据信息以及大棚通风符合度系数，并进行显示。