CN113906987B - 一种水肥药一体化***及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水肥药一体化***及工作方法，所述***包括监控设备，用于对农作物的生长状态进行拍摄监控；上位机平台，用于对监控设备获取的信息进行分析，得出种植物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；控制***，接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对种植物进行灌溉、施肥和用药。有利于实现对农作物均匀灌溉、施肥、施药，且可以保证土壤疏松度，促进作物生长、减少病虫害，实现灌溉，施肥及施药一体化管理。
Description
技术领域
本发明涉及农业设备技术领域，尤其涉及一种水肥药一体化***及工作方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着科学技术的发展，智慧农业领域的技术也在飞速发展。传统的农事方式简陋，大部分是以人工作业为主，并且灌溉，施肥与喷药是分开进行，造成大量的资源浪费，况且无法精确控制水资源，肥液，农药的使用量，导致农业生产的收获效果差。
农业灌溉、施肥与喷洒农药是保证种植作物健康生长，拥有高产的前提。以往的灌溉，施肥与喷药往往是分开独立进行的，现有的灌溉***大部分是水肥一体化装置，少数涉及农药喷洒。况且多数为手动控制或半自动控制，自动化程度低，使用要求高，作业步骤较多，布设成本也大，无法满足农业的集约化生产。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种水肥药一体化***及工作方法，本发明能够有效地提高农业灌溉施肥效率。
根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：
一种水肥药一体化***，包括：
监控设备，用于对农作物的生长状态进行拍摄监控；
上位机平台，用于对监控设备获取的信息进行分析，得出种植物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
控制***，接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对种植物进行灌溉、施肥和用药。
进一步地，还包括环境监测设备，所述环境监测设备包括气象监测站，土壤墒情监测站，土壤养分监测仪和遥测终端机。
进一步地，还包括输配水管网，用于对种植物进行滴灌和雾化喷洒作业。
进一步地，所述监控设备包括高清全景摄像头和运行轨道，所述高清全景摄像头固定在运行轨道上。
进一步地，所述监控设备还包括诱虫装置，所述诱虫装置包括太阳能供电装置和昆虫诱捕室。
进一步地，所述上位机通过短信的方式将灌溉水量、肥料类型和施肥量，农药类型与使用量的决策信息发送至用户手机。
进一步地，所述控制***还包括注肥泵，所述注肥泵通过控制柜将肥料桶中的肥液经过排水管输送至输配水管网中的主干管内。
进一步地，所述控制***还包括过滤装置，采用两级过滤方式用于过滤机井中的沙石，水草等其他杂质。
进一步地，所述控制***还包括加压泵，所述加压泵连接农药箱与输配水管网中的高位毛管，控制柜控制加压泵将农药箱中的农药输送至高位毛管中。
一种水肥药一体化工作方法，包括以下步骤：
通过监控设备对农作物的生长状态进行拍摄监控；
对监控设备获取的信息进行分析，通过上位机平台得出种植物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
通过控制***接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对种植物进行灌溉、施肥和用药。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明有利于实现对农作物均匀灌溉、施肥、施药，且可以保证土壤疏松度，促进作物生长、减少病虫害，实现灌溉，施肥及施药一体化管理，集约化生产和自动化管理的方式达到科学用水，节约用水、用肥，减少农药使用的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1是本实施例的架构图；
图2是本实施例的控制柜图。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
实施例1.
如图1所示，一种水肥药一体化***，包括：
监控设备，用于对农作物的生长状态进行拍摄监控；
上位机平台，用于对监控设备获取的信息进行分析，得出种植物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
控制***，接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对种植物进行灌溉、施肥和用药。
具体的，
该***包括上位机平台，监控设备，诱虫装置，环境监测站，控制***，监控装备，潜水泵，机井，过滤装置，注肥泵，肥料桶，加压泵，农药箱，输配水管网。所述监控设备与上机位平台通过网线连接，监控设备用于对农作物的生长状态进行拍摄监控。并将拍摄的图片或视频传输的上机位平台，上机位平台根据输入的种植地，种植作物，种植面积等基础信息选择嵌入的种植物生长模型，并与种植物正常生长状态的图片进行算法对比和分析，配合环境监测站电导率的数据及土壤中氮、磷、钾含量的数据，确定该园区是否进行施肥。
上位机平台对上传的种植物垂直向上的图像，根据小波自适应比例萎缩去噪算法，自适应步长果蝇算法改进的Kmeans算法对所述作物图像进行背景分割，结合由环境监测站获取作物的实际蒸散量与气象墒情数据计算的作物参比蒸散量，求得作物实时蒸散量，即需要灌溉的水量，确认该种植物是否需要灌溉。所述上位机平台通过所述诱虫设备与上传的虫情图片，与农业监控中心虫类鉴别服务器、虫类信息服务器的数据，并配合种植面积进行算法分析，获取昆虫的虫类与密度，确定种植物是否进行喷洒农药。根据上述所得数据信息所述上位机平台通过短信的方式将灌溉水量，肥料类型和施肥量，农药类型与使用量等决策信息发送至用户手机。
上位机平台部分，包括：基础信息，设备运行状态，天气预报，区域状态，环境监测，任务统计量。所述基础信息，包含用户名称，联系方式，种植地，种植作物，种植面积。所述设备运行状态，实时监测园区内的总设备数量，当前运行的设备数量，离线设备运行数量以及预警设备数量。所述天气预报数据与当地气象部门数据保持一致。所述区域状态，实时监测各区域的灌溉、施肥、喷药、农事、寻园、采集的工作状态。所属环境监测，实时获取环境监测站的实时数据。所述任务统计量，统计该园区每月，每季度以及每年的灌溉、施肥、喷药使用量。所述上位机平台可远程控制控制***的的泵阀启停，以及下发灌溉、施肥，喷药决策。可远程控制监控设备运行轨道的启停，以及自定义种植区内的图像采集点。
控制***，包括一体化控制柜，潜水泵，机井，过滤装置，注肥泵，肥料桶，加压泵，农药箱。控制***是通过控制柜控制安装在机井中的潜水泵，为***提供水源，供水压力可通过安装在输配水管网的上的压力表实时监测，控制柜调频控制潜水泵，从而实现恒压供水。注肥泵通过所述控制柜，将所述肥料桶中的肥液经过排水管输送至所述输配水管网中的主干管内。所述过滤装置连接输配水管网的首部枢纽与主干管，采用两级过滤方式用于过滤机井中的沙石，水草等其他杂质。所述加压泵连接农药箱与输配水管网中的高位毛管，控制柜控制加压泵将农药箱中的农药输送至高位毛管中，所述控制柜如图2所示。
监控装备部分，包括高清全景摄像头，运行轨道，卷线器，诱虫装置。所述高清全景摄像头固定在所述运行轨道上，轨道的运行由所述控制柜控制启停，从而实现种植区内不同采集点的图像采集。所述卷线器自动收放摄像头的线材。所述诱虫装置包括太阳能供电装置、昆虫诱捕室、图像采集装置、虫体回收瓶。
环境监测部分，包括气象监测站，土壤墒情监测站，土壤养分监测仪和遥测终端机。所述的气象监测站能够监测空气温度、湿度、降雨量、蒸发量。所述的土壤墒情监测仪能够监测土壤水分、温度、pH值、EC值；所述的土壤养分监测仪能够监测土壤中的氮(N)、磷(P)、钾(K)养分含量；所述遥测终端机将所述的环境采集数据上传至所述上位机平台。
输配水管网部分，包括：首部枢纽、主干管和毛管，所述首部枢纽与所述主干管相连通，所述毛管与所述主干管相连通；所述首部枢纽用于通过所述主干管向所述毛管输送流体；所述毛管上设置有多个滴头和多个雾化喷头，位于低位毛管上的滴头，将能够对种植物进行滴灌作业。位于高位毛管上的雾化喷头，将能够对种植物进行雾化喷洒作业。
实施例2.
一种水肥药一体化工作方法，包括以下步骤：
通过监控设备对农作物的生长状态进行拍摄监控；
对监控设备获取的信息进行分析，通过上位机平台得出种植物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
通过控制***接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对种植物进行灌溉、施肥和用药。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种水肥药一体化***，其特征在于，包括：
监控设备，用于对作物的生长状态进行拍摄监控；
所述监控设备包括高清全景摄像头和运行轨道，所述高清全景摄像头固定在运行轨道上；
上位机平台，用于对监控设备获取的信息进行分析，得出作物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
所述上机位平台根据基础信息选择嵌入的作物生长模型，并与作物正常生长状态的图片进行算法对比和分析，配合环境监测站电导率的数据及土壤中氮、磷、钾含量的数据，确定园区是否进行施肥；所述上位机平台对上传的作物垂直向上的图像，根据小波自适应比例萎缩去噪算法，自适应步长果蝇算法改进的Kmeans算法对所述作物图像进行背景分割，结合由环境监测站获取作物的实际蒸散量与气象墒情数据计算的作物参比蒸散量，求得作物实时蒸散量，即需要灌溉的水量，确认该作物是否需要灌溉；通过诱虫设备与上传的虫情图片，与农业监控中心虫类鉴别服务器、虫类信息服务器的数据，并配合种植面积进行算法分析，获取昆虫的虫类与密度，确定作物是否进行喷洒农药；
所述上位机平台部分，包括：基础信息，设备运行状态，天气预报，区域状态，环境监测，任务统计量；所述基础信息，包含用户名称，联系方式，种植地，种植作物，种植面积；所述设备运行状态，实时监测园区内的总设备数量，当前运行的设备数量，离线设备运行数量以及预警设备数量；天气预报数据与当地气象部门数据保持一致；所述区域状态，实时监测各区域的灌溉、施肥、喷药、农事、寻园、采集的工作状态；所述环境监测，实时获取环境监测站的实时数据；所述任务统计量，统计园区每月，每季度以及每年的灌溉、施肥、喷药使用量；所述上位机平台远程控制控制***的泵阀启停，以及下发灌溉、施肥，喷药决策；远程控制监控设备运行轨道的启停，以及自定义园区内的图像采集点；
控制***，接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对作物进行灌溉、施肥和用药。
2.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，还包括：环境监测设备，所述环境监测设备包括气象监测站，土壤墒情监测站，土壤养分监测仪和遥测终端机。
3.如权利要求2所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，还包括输配水管网，用于对作物进行滴灌和雾化喷洒作业。
4.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，所述监控设备还包括诱虫装置，所述诱虫装置包括太阳能供电装置和昆虫诱捕室。
5.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，所述上位机平台通过短信的方式将灌溉水量、肥料类型和施肥量，农药类型与使用量的决策信息发送至用户手机。
6.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，所述控制***还包括注肥泵，所述注肥泵通过控制柜将肥料桶中的肥液经过排水管输送至输配水管网中的主干管内。
7.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，所述控制***还包括过滤装置，采用两级过滤方式用于过滤机井中的沙石、水草杂质。
8.如权利要求1所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，所述控制***还包括加压泵，所述加压泵连接农药箱与输配水管网中的高位毛管，控制柜控制加压泵将农药箱中的农药输送至高位毛管中。
9.一种水肥药一体化工作方法，基于如权利要求1-8任意一项所述的一种水肥药一体化***，其特征在于，包括以下步骤：
通过监控设备对作物的生长状态进行拍摄监控；
所述监控设备包括高清全景摄像头和运行轨道，所述高清全景摄像头固定在运行轨道上；
对监控设备获取的信息进行分析，通过上位机平台得出作物需要的灌溉水量、肥料类型和施肥量、农药类型和使用量；
所述上机位平台根据基础信息选择嵌入的作物生长模型，并与作物正常生长状态的图片进行算法对比和分析，配合环境监测站电导率的数据及土壤中氮、磷、钾含量的数据，确定园区是否进行施肥；所述上位机平台对上传的作物垂直向上的图像，根据小波自适应比例萎缩去噪算法，自适应步长果蝇算法改进的Kmeans算法对所述作物图像进行背景分割，结合由环境监测站获取作物的实际蒸散量与气象墒情数据计算的作物参比蒸散量，求得作物实时蒸散量，即需要灌溉的水量，确认该作物是否需要灌溉；通过诱虫设备与上传的虫情图片，与农业监控中心虫类鉴别服务器、虫类信息服务器的数据，并配合种植面积进行算法分析，获取昆虫的虫类与密度，确定作物是否进行喷洒农药；
所述上位机平台部分，包括：基础信息，设备运行状态，天气预报，区域状态，环境监测，任务统计量；所述基础信息，包含用户名称，联系方式，种植地，种植作物，种植面积；所述设备运行状态，实时监测园区内的总设备数量，当前运行的设备数量，离线设备运行数量以及预警设备数量；天气预报数据与当地气象部门数据保持一致；所述区域状态，实时监测各区域的灌溉、施肥、喷药、农事、寻园、采集的工作状态；所述环境监测，实时获取环境监测站的实时数据；所述任务统计量，统计园区每月，每季度以及每年的灌溉、施肥、喷药使用量；所述上位机平台远程控制控制***的的泵阀启停，以及下发灌溉、施肥，喷药决策；远程控制监控设备运行轨道的启停，以及自定义园区内的图像采集点；
通过控制***接收上位机平台传输的信息，通过控制柜控制泵阀的启停，从而对作物进行灌溉、施肥和用药。
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