[實用新型]基于圖像采集的農田自動灌溉系統

有效

• 申請號: 201420654439.1
• 申請日: 2014-11-04
• 公開（公告）號: CN204191297U
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 無錫北斗星通信息科技有限公司
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及農田水利領域，尤其涉及一種基于圖像采集的農田自動灌溉系統。

背景技術

農田自動灌溉系統受到世界各地的普遍關注，隨著農業就業人口的減少和水資源的匱乏，農田自動灌溉面臨的良好的發展契機，達到減少勞動力和節水的目的。尤其是水資源嚴重短缺的農業國家，一般來說，農業用水占去了總用水量的大部分，最近各國的頻發的大范圍干旱，為人們節約用水敲響了警鐘。因此高效的自動化控制灌溉技術不但能夠有效的節水節能，同時也是農業現代化的標志。

然而現有的農田自動灌溉系統采用的灌溉模式有兩種，一種是依靠農業水利管理人員的個人經驗來控制灌溉，而憑經驗控制灌溉不能根據土壤含水量及作物的需水量來科學地進行灌溉控制，勢必會造成水資源的浪費，另一種是采用濕度傳感器實時檢測土壤含水量，根據土壤含水量來控制灌溉水量，而這種灌溉方式未依靠作物干旱程度的第一手數據實現控制，獲得的灌溉水量必有誤差，精度不高。

因此，需要一種新的農田自動灌溉系統，能夠直接獲取被灌溉對象即農作物的生長狀況，從而分析出其干旱程度，基于獲得的干旱程度確定對應農作物的灌溉水量，提高自動灌溉的準確性，在保證農作物得到合理灌溉的同時，達到節約水資源的目的。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型提供了一種基于圖像采集的農田自動灌溉系統，引入圖像采集設備和圖像分析設備，對被灌溉的農作物進行拍攝，獲得作物圖像，根據干旱時作物偏白的狀況，對作物圖像中白像素進行統計，基于統計結果確定農作物的干旱程度，并引入無線通信模式和水量實時控制模式完成基于干旱程度控制灌溉的控制過程，控制方式更簡單、直接、有效。

根據本實用新型的一方面，提供了一種基于圖像采集的農田自動灌溉系統，所述系統包括多個現場檢測子系統和計算機控制子系統，每一個現場檢測子系統設置在一個農田分區內，用于檢測對應農田分區的作物干旱程度，所述計算機控制子系統與所述多個現場檢測子系統無線連接，基于每一個現場檢測子系統對應農田分區的作物干旱程度確定對應農田分區的灌溉流量。

更具體地，在所述基于圖像采集的農田自動灌溉系統中，每一個現場檢測子系統還包括現場存儲器，用于存儲作物上限灰度閾值和作物下限灰度閾值，所述現場存儲器還存儲了干旱程度對照表，所述作物上限灰度閾值和所述作物下限灰度閾值用于將圖像中的作物和背景分離，所述干旱程度對照表保存了白像素百分比和作物干旱程度的一一對應關系；圖像采集器，設置在對應農田分區的上方，用于采集對應農田分區的農田圖像；圖像處理器，分別連接所述圖像采集器和所述現場存儲器，包括中值濾波單元、圖像分割單元、圖像二值化單元、統計單元和干旱程度確定單元，所述中值濾波單元與所述圖像采集器連接，用于對所述農田圖像進行中值濾波以輸出濾波圖像，所述圖像分割單元與所述中值濾波單元和所述現場存儲器分別連接，用于將所述濾波圖像中灰度值在所述作物上限灰度閾值和所述作物下限灰度閾值之間的像素識別并組成作物子圖像，所述圖像二值化單元與所述圖像分割單元連接，用于將所述作物子圖像二值化以輸出二值化作物圖像，所述統計單元與所述圖像二值化單元連接，用于統計所述二值化作物圖像中灰度值為255的像素數量占據所述二值化作物圖像總像素數量的白像素百分比，所述干旱程度確定單元與所述統計單元和所述現場存儲器分別連接，用于基于所述統計單元輸出的白像素百分比在所述干旱程度對照表中查找對應的作物干旱程度；電磁閥，設置在對應農田分區的灌溉水道中，基于接收到的電磁閥打開信號和電磁閥關閉信號分別控制所述灌溉水道的打開和關閉，以決定所述灌溉水道上方的灌溉水流是否能夠進入所述灌溉水道；灌溉流量計，設置在對應農田分區的灌溉水道中，用于實時檢測所述灌溉水道的已流入水量；現場無線通信接口，與所述計算機控制子系統的遠程無線通信接口無線連接，還與所述圖像處理器、所述電磁閥和所述灌溉流量計分別連接，用于無線發送所述對應的作物干旱程度和所述已流入水量，無線接收電磁閥打開信號和電磁閥關閉信號；所述計算機控制子系統還包括遠程無線通信接口，與每一個現場檢測子系統的現場無線通信接口無線連接，用于無線接收所述對應的作物干旱程度和所述已流入水量，無線發送電磁閥打開信號和電磁閥關閉信號；遠程存儲器，用于存儲預設干旱程度閾值，還用于存儲水量對照表，所述水量對照表保持了作物干旱程度和預定灌溉水量的一一對應關系；處理器，與所述遠程無線通信接口和所述遠程存儲器分別連接，針對每一個現場檢測子系統，當接收到的所述對應的作物干旱程度大于等于所述預設干旱程度閾值時，發出電磁閥打開信號，并基于所述對應的作物干旱程度在所述水量對照表中查找對應的預定灌溉水量，并在接收到的所述已流入水量與所述對應的預定灌溉水量匹配時，發出電磁閥關閉信號；顯示器，與所述處理器連接，用于實時顯示每一個現場檢測子系統的所述對應的作物干旱程度和所述已流入水量，還基于電磁閥打開信號或電磁閥關閉信號實時顯示每一個現場檢測子系統的電磁閥的動態開關模擬圖；其中，所述計算機控制子系統設置在當地農田水利管理部門的監控機房內，所述現場無線通信接口和所述遠程無線通信接口的通信標準相同，都為GPRS通信接口、3G通信接口或4G通信接口中的一種，所述圖像二值化單元輸出的二值化作物圖像中的像素灰度值為0或255，灰度值為0的像素為黑像素，灰度值為255的像素為白像素。