[發明專利]一種基于三維立體土壤濕度圖的智能澆灌系統

在審

• 申請號: 201810062902.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108157147A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 張京玲;莫若飛;王天雷;陳曉輝;黃曉鑫;陳俊杰;林尚燦;蒙世威;陳鴻博;阮馨
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: A01G25/16
• 分類號: A01G25/16;G01N33/24
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 梁嘉琦

本發明公開了一種基于三維立體土壤濕度圖的智能澆灌系統，包括設置于土壤中不同方位的濕度傳感器、定位節點、澆灌裝置和用于建立濕度值分布三維圖的監控終端，所述濕度傳感器、所述定位節點、所述監控終端和所述澆灌裝置依次連接。通過在土壤中少數幾個特殊點上設置濕度傳感器，獲取該點的濕度值，并同時通過定位模塊獲取該點的三維坐標，在系統內建立濕度值分布三維圖，來反映土壤中的立體濕度值，結合智能澆灌，實現更好的進行土壤濕度調控，提高農產品的質量和產量，降低種植風險，極大提高養殖戶的經濟效益，同時本發明利用有限個濕度傳感器也可以減少資源的消耗和降低經濟成本。

技術領域

本發明涉及農業智能化管理系統領域，特別是一種基于三維立體土壤濕度圖的智能澆灌系統。

背景技術

現代化農業生產管理的一個重要特征在于利用傳感器檢測植物生長環境和生長情況，具體到土壤濕度檢測方面，目前通常將多個濕度傳感器設置于土壤中的不同地點，從而得出多個點的濕度，管理系統由濕度傳感器檢測的該點濕度值來判斷是否啟動澆灌操作。

上述方案具有一定的局限性，由于該系統測量的是土壤中多個單點的濕度值，不能夠準確的表達出整片土壤的濕度，由系統的自動判斷有可能造成對某些區域重復澆灌，或者澆灌無法覆蓋該區域，解決這個問題的方法通常是增加濕度傳感器的數量，那么又會增加系統建設成本，對成本敏感的種植戶來說顯然不是一個理想的方案。

發明內容

為解決上述問題，本發明的目的在于通過同時檢測多個位置的濕度值和該位置的三維坐標，建立土壤濕度值的分布三維圖，系統根據濕度分布三維圖演算并自動控制澆灌裝置開啟和關閉。

本發明解決其問題所采用的技術方案是：

一種基于三維立體土壤濕度圖的智能澆灌系統，包括設置于土壤中不同方位的濕度傳感器、定位節點、澆灌裝置和用于建立濕度值分布三維圖的監控終端，所述濕度傳感器與所述定位節點連接，所述監控終端包括數據輸入接口、三維圖演算模塊和指令輸出接口，所述數據輸入接口、三維圖演算模塊和指令輸出接口依次連接，所述定位節點與所述數據輸入接口連接，所述指令輸出接口與澆灌裝置連接。

進一步，所述濕度傳感器、定位節點和監控終端構成樹形拓撲結構，兩個或兩個以上所述濕度傳感器同時接入一個定位節點，兩個或兩個以上所述定位節點同時接入所述監控終端。

進一步，所述定位節點為zigbee模塊，所述濕度傳感器與所述定位節點無線連接，所述監控終端作為zigbee主節點獲取所述定位節點的信息。

進一步，所述澆灌裝置包括用于控制澆水口開啟和關閉的繼電器，所述監控終端通過指令輸出接口控制所述繼電器工作。

進一步，所述監控終端還包括用于顯示濕度值三維分布圖、調整演算參數及輸入指令的人機交互界面，人機交互界面與所述三維圖演算模塊連接。

進一步，所述人機交互界面包括顯示器和鍵盤，所述顯示器和鍵盤分別與所述三維圖演算模塊連接。

一種應用上述基于三維立體土壤濕度圖的智能澆灌系統的三維圖構建方法，包括以下步驟：

S1：所述三維圖演算模塊獲取人機交互界面的鍵盤輸入樣本濕度信息矩陣，同時獲取所述定位節點輸入的三維坐標信息和濕度信息；

S2：對步驟S1中提取的三維坐標信息調用TriScatteredInterp函數，計算出函數插值出來的Z維度數值，然后調用ndgrid函數插值出三維坐標軸的剩余離散點；

S3：對步驟S1中提取的濕度值信息調用TriScatteredInterp函數，插值出其他的土壤空間的濕度值；

S4：對步驟S2和步驟S3的兩個插值結果，調用繪圖函數畫出濕度分布三維圖，并根據濕度信息著色，然后得到濕度立體圖和不同方位點的濕度值，構成所述濕度值分布三維圖。