[發(fā)明專利]一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化農(nóng)業(yè)澆灌系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010189812.0
• 申請(qǐng)日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111273591B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯躍恩;鄧嘉明;曾祥煜;羅細(xì)池;李江廣;陳欣怡;劉靜;廖勇軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉應(yīng)學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042;G01D21/02;A01G9/24
• 代理公司: 廣州海心聯(lián)合專利代理事務(wù)所(普通合伙) 44295
• 代理人: 羅振國(guó)

1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化農(nóng)業(yè)澆灌系統(tǒng)，其特征在于：包括環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、土壤溫度檢測(cè)模塊、環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊、管理數(shù)據(jù)庫、灌溉參數(shù)分析模塊、管理服務(wù)器、顯示終端、澆灌控制模塊；

環(huán)境參數(shù)預(yù)處理模塊分別與環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊、土壤濕度檢測(cè)模塊、土壤溫度檢測(cè)模塊連接，澆灌參數(shù)分析模塊與環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和管理數(shù)據(jù)庫連接，管理服務(wù)器分別與灌溉參數(shù)分析模塊、顯示終端和澆灌控制模塊連接；

所述環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊用于實(shí)時(shí)對(duì)大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)的大棚內(nèi)空氣中的溫度、濕度、二氧化碳濃度發(fā)送至環(huán)境參數(shù)預(yù)處理模塊；

所述土壤濕度檢測(cè)模塊為濕度傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)大棚內(nèi)土壤的濕度，并將檢測(cè)的大棚內(nèi)土壤的濕度發(fā)送至環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

所述土壤溫度檢測(cè)模塊為溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)大棚內(nèi)土壤的溫度，并將檢測(cè)的大棚內(nèi)土壤的溫度發(fā)送至環(huán)境數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊；

所述環(huán)境參數(shù)預(yù)處理模塊用于接收環(huán)境參數(shù)檢測(cè)模塊發(fā)送的空氣中的溫度、空氣中的濕度和空氣中的二氧化碳濃度，接收土壤濕度檢測(cè)模塊發(fā)送的土壤濕度，接收土壤溫度檢測(cè)模塊發(fā)送的土壤的溫度，對(duì)接收的空氣中的溫度、空氣中的濕度和空氣中的二氧化碳濃度以及土壤中的溫度、濕度按照采集時(shí)間段進(jìn)行劃分，并統(tǒng)計(jì)各采集時(shí)間段內(nèi)的空氣中的溫度、空氣中的濕度、空氣中的二氧化碳濃度以及土壤中的溫度、濕度的平均值，獲得每天的時(shí)間段參數(shù)集合Q_w(q_w1,q_w2,...,q_wt,...,q_w6)，q_wt表示為在第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)第w個(gè)環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的平均數(shù)值，t＝1,2,3,4,5,6,t表示為采集時(shí)間段，w表示為環(huán)境參數(shù)，w等于p1,p2,p3,p4,p5,p1,p2,p3,p4,p5分別表示為大棚內(nèi)空氣中的溫度、空氣中的濕度、空氣中的二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤濕度，環(huán)境參數(shù)預(yù)處理模塊將每天的時(shí)間段參數(shù)集合發(fā)送至澆灌參數(shù)分析模塊；

所述管理數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)不同澆灌比例系數(shù)對(duì)應(yīng)的每平方米需澆灌水的量，存儲(chǔ)各季節(jié)下各采集時(shí)間段對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度和土壤濕度數(shù)值，并存儲(chǔ)各采集時(shí)間段內(nèi)環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)和各級(jí)別的大棚通風(fēng)符合度系數(shù)范圍；

所述澆灌參數(shù)分析模塊用于接收環(huán)境參數(shù)預(yù)處理模塊發(fā)送的每天的時(shí)間段參數(shù)集合，并將每天各采集時(shí)間段對(duì)應(yīng)的時(shí)間段參數(shù)與當(dāng)前季節(jié)所設(shè)定的各采集時(shí)間段對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤濕度進(jìn)行對(duì)比，得到時(shí)間段對(duì)比參數(shù)集合ΔQ_w(Δq_w1,Δq_w2,...,Δq_wt,...,Δq_w6)，Δq_wt表示為在第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)第w個(gè)環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)值與當(dāng)前季節(jié)對(duì)應(yīng)的第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)第w個(gè)環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值間的差值，并對(duì)接收的各采集時(shí)間段內(nèi)的土壤濕度數(shù)值與上一采集時(shí)間段內(nèi)的土壤濕度數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，得到土壤濕度實(shí)時(shí)對(duì)比集合Q′_p5(q′_p51,q′_p52,...,q′_p5t,...,q′_p56)，q′_p5t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)土壤濕度數(shù)值與第t-1個(gè)采集時(shí)段內(nèi)土壤濕度數(shù)值間的差值，根據(jù)土壤實(shí)時(shí)對(duì)比集合以及各采集時(shí)間段對(duì)應(yīng)的土壤濕度統(tǒng)計(jì)大棚內(nèi)土壤的澆灌比例系數(shù)，澆灌參數(shù)分析模塊將時(shí)間段對(duì)比參數(shù)集合以及大棚內(nèi)土壤的澆灌比例系數(shù)發(fā)送至管理服務(wù)器；

所述大棚內(nèi)土壤的澆灌比例系數(shù)的計(jì)算公式為表示為大棚內(nèi)土壤的澆灌比例系數(shù)，e表示為自然數(shù)，等于2.718，q_p5t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)土壤濕度數(shù)值，q_p5(t-1)表示為第t-1個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)土壤濕度數(shù)值，q_p5t_{標(biāo)準(zhǔn)}表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)土壤濕度對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，q′_p5t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)土壤濕度數(shù)值與第t-1個(gè)采集時(shí)段內(nèi)土壤濕度數(shù)值間的差值；

所述管理服務(wù)器用于接收澆灌參數(shù)分析模塊發(fā)送的各時(shí)間段參數(shù)集合以及大棚內(nèi)土壤的澆灌比例系數(shù)，根據(jù)接收的澆灌比例系數(shù)篩選出管理數(shù)據(jù)庫中各澆灌比例系數(shù)對(duì)應(yīng)的每平方米需澆灌水的量，并提取需澆灌大棚內(nèi)的面積，管理服務(wù)器根據(jù)大棚內(nèi)澆灌比例系數(shù)對(duì)應(yīng)的每平方米需澆灌水的量和大棚內(nèi)的面積統(tǒng)計(jì)大棚供水量，并將供水量數(shù)據(jù)信息發(fā)送至澆灌控制模塊，且接收澆灌控制模塊反饋的供水量，一旦采集的供水量大于統(tǒng)計(jì)的供水量數(shù)據(jù)信息，則管理服務(wù)器發(fā)送停止?jié)补嗫刂浦噶钪翝补嗫刂颇K；

同時(shí)，管理服務(wù)器提取管理數(shù)據(jù)庫中各采集時(shí)間段下各環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)，管理服務(wù)器根據(jù)各時(shí)間段參數(shù)集合以及各采集時(shí)間段下各環(huán)境參數(shù)對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)統(tǒng)計(jì)各采集時(shí)間段下的大棚通風(fēng)符合度系數(shù)，所述管理服務(wù)器將大棚通風(fēng)符合度系數(shù)分別與各級(jí)別的大棚通風(fēng)符合度系數(shù)范圍進(jìn)行對(duì)比，若大棚通風(fēng)符合度系數(shù)小于一級(jí)通風(fēng)所對(duì)應(yīng)的大棚通風(fēng)符合度下限數(shù)值ζ1，則管理服務(wù)器不發(fā)送控制指令至通風(fēng)執(zhí)行終端，若大棚通風(fēng)符合度系數(shù)在一級(jí)通風(fēng)所對(duì)應(yīng)的大棚通風(fēng)符合度范圍內(nèi)，則管理服務(wù)器發(fā)送一級(jí)通風(fēng)控制指令至通風(fēng)執(zhí)行終端，若大棚通風(fēng)符合度系數(shù)在二級(jí)通風(fēng)所對(duì)應(yīng)的大棚通風(fēng)符合度范圍內(nèi)，則管理服務(wù)器發(fā)送二級(jí)通風(fēng)控制指令至通風(fēng)執(zhí)行終端，若大棚通風(fēng)符合度系數(shù)在三級(jí)通風(fēng)所對(duì)應(yīng)的大棚通風(fēng)符合度范圍內(nèi)，則管理服務(wù)器發(fā)送三級(jí)通風(fēng)控制指令至通風(fēng)執(zhí)行終端，同時(shí)，管理服務(wù)器將大棚內(nèi)所需的供水量數(shù)據(jù)信息、大棚通風(fēng)符合度系數(shù)發(fā)送至顯示終端；

其中，大棚通風(fēng)符合度系數(shù)的計(jì)算公式為θ_t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段對(duì)應(yīng)的大棚通風(fēng)符合度系數(shù)，k_q1t,k_q2t,k_q3t,k_q4t,k_q5t分別表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)空氣中溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度、濕度對(duì)應(yīng)的比例系數(shù)，Δq_p1t,Δq_p2t,Δq_p3t,Δq_p4t,Δq_p5t分別表示為在第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)空氣中溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度、濕度與對(duì)應(yīng)的當(dāng)前季節(jié)中第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)所對(duì)應(yīng)的環(huán)境參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值間的差值，q_p1t_{標(biāo)準(zhǔn)},q_p2t_{標(biāo)準(zhǔn)},q_p3t_{標(biāo)準(zhǔn)},q_p4t_{標(biāo)準(zhǔn)},q_p5t_{標(biāo)準(zhǔn)}分別表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)空氣中溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤溫度、濕度所對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，q_p2t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)空氣濕度數(shù)值，q_p3t表示為第t個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)二氧化碳濃度數(shù)值，q_p3(t-1)表示為第t-1個(gè)采集時(shí)間段內(nèi)二氧化碳濃度數(shù)值；

所述澆灌控制模塊用于接收管理服務(wù)器發(fā)送的供水量數(shù)據(jù)信息，控制供水管由關(guān)閉切換成打開狀態(tài)，并實(shí)時(shí)采集供水量，將采集的供水量發(fā)送至管理服務(wù)器，同時(shí)，接收管理服務(wù)器發(fā)送的停止?jié)补嗫刂浦噶睿刂乒┧苡纱蜷_狀態(tài)切換成關(guān)閉狀態(tài)；

所述顯示終端用于接收管理服務(wù)器發(fā)送的大棚內(nèi)所需的供水量數(shù)據(jù)信息以及大棚通風(fēng)符合度系數(shù)，并進(jìn)行顯示。