[发明专利]一种基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统

说明书

本发明涉及一种基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统及方法，其包括农田环境数据获取单元，执行单元，主控单元，一种基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统的农田灌溉方法，包括以下步骤：步骤1）光照强度传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器实时采集农田数据；步骤2）主控单元内分别设定土壤湿度、温度以及光照强度标准值；步骤3）主控单元通过网络下载未来10天的天气预报数据并存储；步骤4）主控单元依据采集的农田数据判断是否需要执行灌溉操作；步骤5）系统后台向主控单元下发同意请求信息；步骤6）主控单元向执行单元发送动作指令。利用该灌溉系统及方法能够对农田实施自动灌溉，节省人力，提高灌溉水的利用率。

技术领域

本发明涉及农业灌溉领域，具体的说是一种基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统及方法。

背景技术

在自然条件下，往往因降水量不足或分布的不均匀，不能满足农作物对水分的要求，必须人为地进行灌溉，以补天然降雨之不足。我国农业灌溉在经历了漫灌、喷灌、滴灌等的几个阶段的发展之后，虽然对于水资源短缺有些改善，但是农业灌溉效率低下的问题仍然没有得到有效解决，而且现阶段的灌溉方式自动化程度普遍不高，没有对水资源进行最优化的利用，有统计表明，现有灌溉手段水有效利用率只有45%，也就是说有一多半的水都无法被农作物有效利用，因此，发展节水灌溉技术是提高我国农业综合生产能力的重要举措。

当前灌溉水的水源主要是地表水和地下水，地下水是以机井为代表的灌溉水源，其优点是不用修明渠，占用耕地较少，缺点是如果地下水取用过量可能引发地面下陷，地表水是以水坝、河流为代表的灌溉水源，其缺点是水中可能存在重金属，如果直接使用未经处理的污染水灌溉，会导致农田污染，降低农产品质量及产量。其中的污染物更会随着通过农产品进入人类食物链，从而影响人类的健康。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种自动化程度高、节省人力、能够实施节水灌溉的农田灌溉系统及方法。

为达到上述目的，本发明一种基于物联网和数据计算分析的农田灌溉系统及方法，其结构特点是：包括

农田环境数据获取单元，其包括光照强度传感器、土壤湿度传感器、土壤温度传感器；

执行单元，其包括水肥一体机；水肥一体机的进水端连接供水管路，水肥一体机的输水端连接配水管路，配水管路铺设在农田中，供水管路的前端连接水源；

主控单元，其与农田环境数据获取单元以及执行单元通信连接；主控单元通过预置的数据接口连接万维网，并从网络获取农田所在地区的天气预报数据。

采用上述结构后，当系统运行时光照强度传感器和土壤湿度传感器、土壤温度传感器分别实时监测农田的土壤湿度、光照强度以及土壤温度，然后由主控单元对采集得到的数据进行分析，同时主控单元结合未来天气降水量计算出灌溉量，当农田满足灌溉要求后，主控单元对水肥一体机发出灌溉指令，水肥一体机取水后在灌溉水中进行水肥配比，对农田实施灌溉。本灌溉系统节省人力，自动化程度高，并能自动根据作物品种进行水肥配比。

关于水源的供应方式，水源包括水库和/或机井，水源中安装水文监测单元，水文监测单元与主控单元通信连接。从水库中优先取水可给予地下水一个缓冲器，缓解地下取水导致的地面下陷问题。

为了保证水库水的灌溉质量，水文监测单元包括水质传感器和水位传感器。只有水库水位满足取水要求后，才可进行取水灌溉，从而满足水库的取水要求，灌溉取水前还需进行水质检测，如利用利用电导率检测水体中所溶解的固体总量，测定水体中酸、碱或其它离子型污染物的存在情况，只有当水库水位和水质均满足灌溉要求后，才可进行取水灌溉。

为了提高农田环境数据获取单元信息采集的准确性，光照强度传感器和土壤湿度传感器、土壤温度传感器均设置有多个并且分布安装在农田各处。利用多个分布式安装的光照强度传感器和土壤湿度传感器，避免信息采集局限性，提高农田数据的准确性。