一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统

本发明属于水稻抗旱墒情监控，具体为一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统。

背景技术：

1、目前在水稻抗旱性鉴定方面，利用数字化、智能化的方法研究还有所欠缺，大多数研究着眼于测量关键时期的生长指标，但是并没有进行不间断的实时监测，并且传统鉴定方法由于受到自然环境及人为因素的影响，通常试验结果缺乏重塑性，重复试验难以得到相同结果。

2、在水稻抗旱性鉴定试验中，需要对水稻品种在不同时期进行不同程度的干旱胁迫处理，以往的人工浇灌不易控制且误差较大，所以亟需利用数字化滴灌方法控制土壤墒情，以此得到更加精确的试验结果。

3、由于水稻耐抗旱性鉴定对数据的精确度和控制精度要求较高，现阶段对水稻生长过程灌溉控制方面的智能算法研究较多，但是目前的智能算法，比如神经网络或模糊控制等均适用于预测作物需水量、灌溉水量或灌溉时间等，虽然整体控制精度足以满足水稻的生长要求，但是水稻耐抗旱性鉴定主要研究水稻生长环境的干旱程度对水稻结实率的影响，而非作物需水量，并且该类算法通常用于大流量的浇灌或喷灌模式，实验室型的水稻耐抗旱性鉴定需要的是滴灌模式，因此并不能满足抗旱性精准鉴定的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，以解决抗旱性鉴定过程中滴灌不精准的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统包括供水模块、供电模块、网络模块、墒情监测模块和墒情管控模块，还包括利用传感网络建立的土壤温湿度传感器节点。

3、优选的，所述供水模块包括水塔供水、管道布控、泵房供压，所述供电模块包括线路布控和配电柜供电，所述网络模块包括网线布控和网络设备，所述墒情监测模块包括温湿度数据采集模块、数据传输模块、历史数据查询，墒情管控模块包括人工管控和自动滴灌模块。

4、优选的，所述墒情数据传输模块包括，数据采集层，由多个鉴定位传感器组成，用于采集土壤数据；通道层，利用通道数据来源从数据采集层获取数据，其设置通道上下限及系数a、b控制回差并选择指定数据通道；通信上传层，包括gprs数据上传、网口数据上传、485数据上传和短信报警功能，所述通道上传层的数据上传接口受通道层控制；继电器，用于控制通道层的电路转换。

5、优选的，所述墒情监测模块还包括数据层、逻辑层和表现层；所述数据层由数据库以及数据读写程序组成，用于对传感器所采集数据的管理；所述逻辑层搭建在云的分布式服务器上，负责三层结构中的数据连接与指令传达，并对数据进行逻辑处理；所述表现层位于三层架构的最上层，通过调用应用程序接口实现与其他层的通信，完成系统数据的传入与输出。

6、优选的，所述自动滴灌模块包括温湿度传感器，用于监测土壤的温湿度；环境监测主机，用于接收温湿度传感器采集的土壤温湿度数据；云服务器，用于存储环境监测主机所接收到的数据；云平台，用于分析土壤墒情数据，完成自动滴灌逻辑判断并制定相应的滴灌任务；网络继电器，当网络模块在环境监控主机、网络继电器和云服务器之间建立连接，通过云平台将相应滴灌任务传输至环境监控主机后，用于接受环境监测主机的控制指令；电磁阀，受网络继电器控制启停并完成云平台的滴灌任务。

7、优选的，自动滴灌的控制逻辑包括，通过设置相应阈值作为阀门开关的临界值，系统每一分钟采集一次鉴定位土壤墒，情数据，并判断当前鉴定位采集到的土壤湿度数据与设定阈值的大小关系，同时检查对应该鉴定位的继电器线路状态，具体为：

8、(1)当该次采集土壤湿度小于设定阈值时，检查该鉴定位继电器线路状态，若该路继电器节点处于断开状态，则发送继电器闭合指令，执行该鉴定位电磁阀开阀操作，下一次判断继续判断当前该鉴定位土壤湿度与设定阈值大小，若当前湿度小于设定阈值，则返回判断阀门状态步骤；

9、若当前湿度大于设定阈值，继续判断继电器线路状态及阀门状态，若阀门状态为on，发送继电器断开指令，关闭阀门，结束本次判断，若当前阀门状态为off，直接结束本次判断；

10、(2)当该次采集土壤湿度大于设定阈值时，检查该鉴定位继电器线路状态，若该路继电器节点处于闭合状态，则发送继电器断开指令，执行该鉴定位电磁阀关阀操作；

11、若电磁阀处于断开状态，则跳出本次判断。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

13、1、本发明通过利用传感网络建立传感器节点，通过网络模块在环境监控主机与服务器之间实现连接，建立数据库，搭建云平台，完成墒情数据的实时监测。

14、2、本发明通过设计自动滴灌控制逻辑，云平台根据控制逻辑指定相应滴灌任务，利用网络继电器控制电磁阀的开关，完成墒情的智能管控。

15、3、本发明通过对各鉴定位土壤墒情控制结果精度进行分析，并绘制误差散点图，得出整体闭环控制的精度，实现抗旱性精准鉴定的要求，采用传感网络建立110个土壤温湿度传感器节点达到高通量智能监控。

技术特征：

1.一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，包括供水模块、供电模块、网络模块、墒情监测模块、墒情管控模块、土壤温湿度传感器节点。

2.根据权利要求1所述的一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，其特征在于：所述供水模块包括水塔供水、管道布控、泵房供压，所述供电模块包括线路布控和配电柜供电，所述网络模块包括网线布控和网络设备，所述墒情监测模块包括温湿度数据采集模块、数据传输模块、历史数据查询，所述墒情管控模块包括人工管控和自动滴灌模块，所述土壤温湿度传感器节点采用rs485串口通信协议。

3.根据权利要求2所述的一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，其特征在于：所述墒情数据传输模块包括，

4.根据权利要求2所述的一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，其特征在于：所述墒情监测模块还包括数据层、逻辑层和表现层；

5.根据权利要求2所述的一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，其特征在于：所述自动滴灌模块包括温湿度传感器，用于监测土壤的温湿度；

6.根据权利要求5所述的一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，其特征在于：还包括自动滴灌的控制逻辑，所述控制逻辑通过设置相应阈值作为阀门开关的临界值，系统每一分钟采集一次鉴定位土壤墒情数据，并判断当前鉴定位采集到的土壤湿度数据与设定阈值的大小关系，同时检查对应该鉴定位的继电器线路状态，具体为：

技术总结
本发明公开了一种高通量水稻抗旱性鉴定墒情智能监控系统，属于水稻抗旱墒情监测领域，该系统由供水模块、供电模块、网络模块、墒情监测模块和墒情管控模块组成，并包括利用传感网络建立的土壤温湿度传感器节点。本发明利用传感网络建立110个土壤温湿度传感器节点，通过网络模块在环境监控主机与服务器之间实现连接，并建立数据库，搭建云平台，实现墒情数据的实时监测；通过设计自动滴灌控制逻辑，云平台根据控制逻辑制定相应滴灌任务，利用网络继电器控制电磁阀的开关，实现墒情的高通量智能监控。

技术研发人员：朱军,王士梅,饶元,李绍稳,杨春节,储成鹏,王雪珂,王义元
受保护的技术使用者：安徽农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13