CN110169336A - 一种大棚种植灌溉***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大棚种植灌溉***,大棚内空间按照所种植作物的不同划分为多个种植区域,所述灌溉***包括:图像采集装置,设置在每个种植区域内,用于采集该种植区域内作物图像;处理器,用于接收来自图像采集装置的作物图像,对作物图像进行图像识别判断作物类别、所处生长阶段、是否有缺水迹象以及缺水程度;灌溉控制器,与处理器连接,灌溉控制器内存储有每种作物在不同生长阶段的水分需求表,当处理器判断所述作物有缺水迹象时,灌溉控制器根据所述作物类别、生长阶段以及缺水程度,并结合水分需求表为该作物匹配灌溉方案;灌溉装置,设置在每个种植区域内,用于接收来自灌溉控制器的灌溉方案,对每个种植区域的作物进行灌溉。
Description
技术领域
本发明涉及自动灌溉控制领域,特别是涉及一种大棚种植灌溉***及方法。
背景技术
在农业生产过程中,灌溉技术基本上由人工完成的,种植者根据经验判断土壤的干旱情况,达到一定干旱时启动水闸进行灌溉,这种灌溉方式不能及时的给土壤补充水分影响作物生长,也无法精确控制种植作物对水量的需求。对于有些植物,例如铁线蕨,浇水不可过多,叶片水分残留时间过长容易出现叶片萎缩的状态,对于白鹤芋,虽然喜欢湿润环境,但是多水也会引起烂根,幸福树在高温季节,每天需要喷水2-3次,夏秋两季要加强植株及周围小环境的喷水,增加空气湿度,冬季幸福树进入休眠期,应控制浇水量,但需每隔几天向叶面喷水,这样可以维持清秀的外表。长寿花在刚刚移栽的时候,根系是受损的,无法正常的从土壤当中来吸收水分,所以要通过喷水,叶片吸水,才能提高花卉的成活率。由此可见,不同作物在不同的生长阶段对于水分的需求不同,不同季节下对于灌溉的需求也不尽相同,单单依靠人对于作物习性的熟悉进行灌溉,很难保证作物达到理想的生长状态。随着社会的进步和科学技术的发展,越来越多的自动灌溉技术应用到大棚种植领域,如何根据作物的生长情况及时灌溉并控制每次的灌溉水量对于实现科学种植有着重要的促进作用。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术无法实现根据作物的生长情况及时灌溉并控制每次灌溉水量的技术问题,本发明提供了一种大棚种植灌溉***及方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的:一种大棚种植灌溉***,大棚内空间按照所种植作物的不同划分为多个种植区域,所述灌溉***包括:图像采集装置,设置在每个种植区域内,用于采集该种植区域内作物图像;处理器,用于接收来自图像采集装置的作物图像,对作物图像进行图像识别判断作物类别、所处生长阶段、是否有缺水迹象以及缺水程度;灌溉控制器,与处理器连接,灌溉控制器内存储有每种作物在不同生长阶段的水分需求表,当处理器判断所述作物有缺水迹象时,灌溉控制器根据所述作物类别、生长阶段以及缺水程度,并结合水分需求表为该作物匹配灌溉方案;灌溉装置,设置在每个种植区域内,用于接收来自灌溉控制器的灌溉方案,对每个种植区域的作物进行灌溉。
进一步地,所述灌溉装置包括:地表灌溉执行器,与所述灌溉控制器连接,用于对作物根部进行灌溉;空中灌溉执行器,与所述灌溉控制器连接,用于对作物枝叶进行灌溉;所述灌溉控制器根据作物类别和生长阶段选择采用地表灌溉执行器还是空中灌溉执行器。
进一步地,所述灌溉装置,包括主输水管路,主输水管路水平方向间歇分布有若干横向支路,用于从地表向作物根部进行灌溉,每个横向支路上安装有一个用于控制出水的第一电子水阀;每个横向支路垂直方向分布有若干竖向支路,用于从上方向作物枝叶进行灌溉,竖向支路位于所述第一电子水阀的前端,靠近主输水管路;每个竖向支路上安装有一个用于控制出水的第二电子水阀,端部安装有喷水头;所述第一电子水阀、第二电子水阀均与灌溉控制器连接。
进一步地,所述处理器存储有作物生成分析神经网络模型,处理器将接收到的来自图像采集装置的作物图像输入作物生成分析神经网络模型后,作物生成分析神经网络模型输出作物种类、生长阶段、缺水迹象判断以及缺水程度判断。
进一步地,所述灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长,灌溉控制器根据所述灌溉部位选择是否开启第一电子水阀和/或第二电子水阀,根据所述灌溉时长控制第一电子水阀和/或第二电子水阀的开启时长。
进一步地,所述竖向支路从下到上包括第一通水段和第二通水段,第二通水段为可伸缩结构,与灌溉控制器电连接;所述第二电子水阀安装在第一通水段,喷水头安装在第二通水段的端部。
进一步地,所述处理器根据作物图像判断作物生长高度,灌溉控制器根据作物生长高度调节所述第二通水段的高度。
本申请还提供了一种大棚种植灌溉方法,包括:S10:采集种植区域内作物图像;S20:对所述作物图像进行图像识别,判断作物类别和所处生长阶段;S30:对比作物在不同生长阶段的水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度;S40:所述作物有缺水迹象时,根据所述作物类别、生长阶段和缺水程度为该作物匹配灌溉方案;并根据灌溉方案对种植区域内的作物进行灌溉。
进一步地,步骤S20采用深度学习的方法,通过对不同类别、不同生长阶段、不同缺水程度的作物图片的训练学习得到作物生成分析神经网络模型,将采集到的作物图像输入所述作物生长分析神经网络模型,结合所述水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度。
进一步地,步骤S40,所述灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长,灌溉部位包括作物根部和作物枝叶,所述灌溉控制器根据所述灌溉部位选择是否开启控制该灌溉部位的电子水阀,根据所述灌溉时长控制电子水阀的开启时长,根据作物生长高度调节向作物枝叶灌溉的管路的高度。
与现有技术相比,本发明的实质性效果如下:本申请通过对作物图像采用深度学习的方法进行识别,判断作物类别、所处生长阶段、是否有缺水迹象以及缺水程度,结合每种作物在不同生长阶段的水分需求表采取相应的灌溉策略,对不同作物选择适宜的灌溉方式,能够更好的促进作物生长,做到科学灌溉。
附图说明
图1是本发明大棚种植灌溉***的结构框图。
图2是本发明灌溉装置结构示意图。
图3是本发明大棚种植灌溉方法的流程框图。
附图标记说明如下:
1、图像获取装置;2、处理器;3、灌溉控制器;4、灌溉装置;10、横向支路;100、第一电子水阀;20、竖向支路;210、第一通水段;220、第二通水段;211、第二电子水阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明:
一种大棚种植灌溉***,如图1所示,大棚内空间按照所种植作物的不同划分为多个种植区域,灌溉***包括图像采集装置1、处理器2、灌溉控制器3以及灌溉装置4。
图像采集装置1设置在每个种植区域内,用于采集该种植区域内作物图像,作物在缺水状况下往往出现叶片萎缩、卷曲等现象,通常定期采集作物图像,对图像进行处理分析即可判断该作物处于怎样的生长阶段,是否有缺水的迹象。
处理器2用于接收来自图像采集装置1的作物图像,对作物图像进行图像识别判断作物类别、所处生长阶段、是否有缺水迹象以及缺水程度。具体地,处理器2存储有作物生成分析神经网络模型。作物生成分析神经网络模型是通过对大量不同类型作物在不同缺水状况下的图片进行深度学习得到的,处理器2将接收到的来自图像采集装置1的作物图像输入作物生成分析神经网络模型后,作物生成分析神经网络模型对图片进行识别,输出作物种类、生长阶段、缺水迹象判断以及缺水程度判断。
灌溉控制器3与处理器2连接,存储有每种作物在不同生长阶段的水分需求表,生长阶段可以根据季节划分,也可以根据作物的生长过程一般是种子-发芽生根-出苗-长大开花-结果等进行划分,当处理器2判断作物有缺水迹象时,灌溉控制器3根据作物类别、生长阶段以及缺水程度,结合水分需求表生成与该作物匹配的灌溉方案,灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长。
灌溉装置4设置在每个种植区域内,用于接收来自灌溉控制器3的灌溉方案,对每个种植区域的作物进行灌溉。灌溉装置4包括用于对作物根部进行灌溉的地表灌溉执行器和用于对作物枝叶进行灌溉的空中灌溉执行器,地表灌溉执行器、空中灌溉执行器均与灌溉控制器3连接。具体的,如图2所示,灌溉装置4包括主输水管路,主输水管路水平方向间歇分布有若干横向支路10,用于从地表向作物根部进行灌溉,每个横向支路上安装有一个用于控制出水的第一电子水阀100;每个横向支路10垂直方向分布有若干竖向支路20,用于从上方向作物枝叶进行灌溉。竖向支路20位于第一电子水阀100的前端,靠近主输水管路;每个竖向支路20上安装有一个用于控制出水的第二电子水阀211,端部安装有喷水头;第一电子水阀100、第二电子水阀211均与灌溉控制器3连接。灌溉控制器3根据灌溉部位选择是否开启第一电子水阀100和/或第二电子水阀211,根据灌溉时长控制第一电子水阀100和/或第二电子水阀211的开启时长。
竖向支路20从下到上包括第一通水段210和第二通水段220,第二通水段220为可伸缩结构,与灌溉控制器3电连接;第二电子水阀211安装在第一通水段210,喷水头安装在第二通水段220的端部。处理器2根据作物图像判断作物生长高度,灌溉控制器3根据作物生长高度调节第二通水段220的高度。竖向支路20的高度可调符合作物生长的规律,根据作物的生长高度调节灌溉出水的高度,保证作物的枝叶能够得到及时灌溉。
大棚种植灌溉***所采用的灌溉方法,如图3所示,包括:
S10:采集种植区域内作物图像;
S20:对作物图像进行图像识别,判断作物类别和所处生长阶段;采用深度学习的方法,通过对不同类别、不同生长阶段、不同缺水程度的作物图片的训练学习得到作物生成分析神经网络模型,将采集到的作物图像输入作物生长分析神经网络模型,结合水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度。
S30:对比作物在不同生长阶段的水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度;
S40:作物有缺水迹象时,根据作物类别、生长阶段和缺水程度为该作物匹配灌溉方案;并根据灌溉方案对种植区域内的作物进行灌溉,灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长,灌溉部位包括作物根部和作物枝叶,灌溉控制器根据灌溉部位选择是否开启控制该灌溉部位的电子水阀,根据灌溉时长控制电子水阀的开启时长,根据作物生长高度调节向作物枝叶灌溉的管路的高度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种大棚种植灌溉***,其特征在于,大棚内空间按照所种植作物的不同划分为多个种植区域,所述灌溉***包括:
图像采集装置,设置在每个种植区域内,用于采集该种植区域内作物图像;
处理器,用于接收来自图像采集装置的作物图像,对作物图像进行图像识别判断作物类别、所处生长阶段、是否有缺水迹象以及缺水程度;
灌溉控制器,与处理器连接,灌溉控制器内存储有每种作物在不同生长阶段的水分需求表,当处理器判断所述作物有缺水迹象时,灌溉控制器根据所述作物类别、生长阶段以及缺水程度,并结合水分需求表为该作物匹配灌溉方案;
灌溉装置,设置在每个种植区域内,用于接收来自灌溉控制器的灌溉方案,对每个种植区域的作物进行灌溉。
2.根据权利要求1所述的一种大棚种植灌溉***,其特征在于,所述灌溉装置包括:
地表灌溉执行器,与所述灌溉控制器连接,用于对作物根部进行灌溉;
空中灌溉执行器,与所述灌溉控制器连接,用于对作物枝叶进行灌溉;
所述灌溉控制器根据作物类别和生长阶段选择采用地表灌溉执行器还是空中灌溉执行器。
3.根据权利要求1所述的一种大棚种植灌溉***,其特征在于,所述灌溉装置,包括主输水管路,主输水管路水平方向间歇分布有若干横向支路,用于从地表向作物根部进行灌溉,每个横向支路上安装有一个用于控制出水的第一电子水阀;每个横向支路垂直方向分布有若干竖向支路,用于从上方向作物枝叶进行灌溉,竖向支路位于所述第一电子水阀的前端,靠近主输水管路;每个竖向支路上安装有一个用于控制出水的第二电子水阀,端部安装有喷水头;
所述第一电子水阀、第二电子水阀均与灌溉控制器连接。
4.根据权利要求1所述的一种大棚种植灌溉***,其特征在于,所述处理器
存储有作物生成分析神经网络模型,处理器将接收到的来自图像采集装置的作物图像输入作物生成分析神经网络模型后,作物生成分析神经网络模型输出作物种类、生长阶段、缺水迹象判断以及缺水程度判断。
5.根据权利要求4所述的一种大棚种灌溉***,其特征在于,所述灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长,灌溉控制器根据所述灌溉部位选择是否开启第一电子水阀和/或第二电子水阀,根据所述灌溉时长控制第一电子水阀和/或第二电子水阀的开启时长。
6.根据权利要求4所述的一种大棚种植灌溉***,其特征在于,所述竖向支路从下到上包括第一通水段和第二通水段,第二通水段为可伸缩结构,与灌溉控制器电连接;所述第二电子水阀安装在第一通水段,喷水头安装在第二通水段的端部。
7.根据权利要求6所述的一种大棚种植灌溉***,其特征在于,所述处理器根据作物图像判断作物生长高度,灌溉控制器根据作物生长高度调节所述第二通水段的高度。
8.一种大棚种植灌溉方法,其特征在于,包括:
S10:采集种植区域内作物图像;
S20:对所述作物图像进行图像识别,判断作物类别和所处生长阶段;
S30:对比作物在不同生长阶段的水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度;
S40:所述作物有缺水迹象时,根据所述作物类别、生长阶段和缺水程度为该作物匹配灌溉方案;
并根据灌溉方案对种植区域内的作物进行灌溉。
9.根据权利要求8所述的一种大棚种植灌溉方法,其特征在于,步骤S20,采用深度学习的方法,通过对不同类别、不同生长阶段、不同缺水程度的作物图片的训练学习得到作物生成分析神经网络模型,将采集到的作物图像输入所述作物生长分析神经网络模型,结合所述水分需求表,判断该作物是否有缺水迹象以及缺水程度。
10.根据权利要求8所述的一种大棚种植灌溉方法,其特征在于,步骤S40,所述灌溉方案包括灌溉部位和灌溉时长,灌溉部位包括作物根部和作物枝叶,所述灌溉控制器根据所述灌溉部位选择是否开启控制该灌溉部位的电子水阀,根据所述灌溉时长控制电子水阀的开启时长,根据作物生长高度调节向作物枝叶灌溉的管路的高度。
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