一种基于物联网的果园分类灌溉控制系统的制作方法

本发明涉及果园灌溉，尤其涉及一种基于物联网的果园分类灌溉控制系统。

背景技术：

1、果园是指种植果树的园地，建园前须对当地的气候、土壤、自然灾害、地形进行调查；地址选定后根据果树区域化要求进行统一规划，使同类果树的生产园地相对集中，以利产品处理、加工，形成商品；一般土壤水分保持在田间持水量的60％—80％时，果树的根系能正常生长、吸收、运转和输导，过高，对果树根系乃至整个树体生长都有不利的影响；雨后或过度灌溉会产生积水，会造成果树根系厌氧呼吸，导致部分根系沤根，影响养分供给，造成叶片短期内快速萎蔫，并出现烂根现象；一般落叶果树在生长期温度在30～35℃时，其生理过程会受抑制，50～55℃时即受严重伤害；一般常绿果树较耐高温，但达50℃以上时也将引起严重伤害；

2、结合上述内容需要说明的是：受果园种植面积的影响，导致现有果园内逐渐采用自动引水灌溉体系，其虽然有效降低浇灌成本，提高整体浇灌效率，对提高果树生长、结果产量和节约水资源具有重要意义；但是在结合实际果园分布概况、种植土壤环境、种植气候环境和其他因素后，导致相同地区不相同果园内的灌溉方案存在巨大差异性和不适配性，具体如：无法对果园内土壤、气候和灌溉用水量进行分析与判断，导致果园内种植物存在环境的不适配，进而影响果园内种植物的生长效率、结果产量，以及受果园内人员、车辆的进出入影响，导致灌溉管路存在异常情况下，无法及时发现与反馈维修，造成局部区域内种植物的异常生长状态；

3、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于物联网的果园分类灌溉控制系统，通过对果园进行区域划分后，将划分的种植区域内果园环境信息进行分层集合统计与比对，从而根据果园环境影响种植物生长的必要因素进行深层次分析，获取果园内种植物生长环境适意范围，以及灌溉量最佳范围，进而实现根据果园内环境实际情况反馈灌溉量，不仅实现对灌溉用水的精确控量，还适应种植物生长所需，去解决上述提出的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于物联网的果园分类灌溉控制系统，包括综合资源监管模块、生长分析模块、灌溉分析模块、灌溉控制模块和自检反馈模块，所述综合资源监管模块能采集到果园环境信息和种植物生长信息，将果园环境信息发送至灌溉分析模块，将种植物生长信息发送至生长分析模块，种植物生长信息包括绿叶数据、生长高度数据和灌溉水况信息；

3、综合资源监管模块对果园进行固定面积的区域划分，并将采集得到的果园环境信息进行分析，果园环境分析单元根据分析结果生成多级种植度信号和灌溉量最佳范围，并将多级种植度信号发送至灌溉分析模块；

4、所述生长监管分析模块获取到种植物生长信息后，对种植物生长信息进行分析，根据分析结果生成生长表现值，并将生长表现值与预设生长表现值进行分析，根据分析结果判定种植物生长状态的正常与异常，并将种植物生长异常信息发送至灌溉控制模块，同时将灌溉水况信息发送至灌溉分析模块；

5、所述灌溉分析模块获取灌溉水况信息后，对灌溉水况信息进行分析，根据分析结果生成高水量信号和底水量信号，同时获取多级种植度信号，将其与高水量信号和底水量信号进行综合分析，生成多级灌溉信号并发送至灌溉控制模块；

6、所述灌溉控制模块对接收到的多级灌溉信号进行执行实施，实现对果园各个区域进行控量灌溉，将种植物生长异常信号、灌溉控制信号发送至自检反馈模块并接收其反馈信号；

7、所述自检反馈模块接收种植物生长异常信号、灌溉控制信号后，获取部分果园环境信息和种植物生产信息并进行分析，根据分析结果反馈至灌溉控制模块。

8、优选的，所述综合资源监管模块将果园分割为固定面积的种植区域qzi，i＝1、…、n，n为大于零的自然数，获取种植区域qzi内72h的灌初时间和灌终时间，并将灌初时间与灌终时间之间的时间记录为生长波动时间段，以预设的节点间隔在生长波动时间段内多次采集低空温度，对所采集到的低空温度进行集合，并获取其温度均值，将温度均值记录为生长波动温度均值，将其标记为qzai；

9、所述综合资源监管模块在种植区域qzi内72h以预设节点间隔多次采集低空湿度，对72h中获取的低空湿度进行集合，获取其空湿度均值，将其空湿度均值标记为qzsi；

10、所述综合资源监管模块在种植区域qzi内72h以预设节点间隔多次采集环土湿度，对72h中获取的环土湿度进行集合，获取土湿度均值，将其土湿度均值标记为qzdi。

11、优选的，所述果园环境分析单元具体分析过程如下：

12、步骤一：果园环境分析单元获取生长波动温度均值qzai、空湿度均值qzsi和土湿度均值qzdi后，对其进行公式分析获取环境适宜度范围，并对环境适宜度范围进行阈值比对分析，根据阈值对比分析结果生成一级种植度信号、二级种植度信号和三级种植度信号；

13、步骤二：果园环境分析单元获取72h中低空温度的最小值、中间值和最大值，并将其分别标记为最低温度值zaimin、中间温度值zaiavg和最高温度值zaimax，获取到72h内低空湿度的最小值、中间值和最大值，并将其分别标记为最小空湿zsimin、中间空湿值zsiavg和最大空湿值zsimax,获取到72h内环土湿度的最小值、中间值和最大值，并将其分别标记为最小土湿值zdimin、中间土湿值zdiavg和最大土湿值zdimax，依次获取最高温度值zaimax、最小空湿zsimin和最小土湿值zdimin，并经公式对其进行分析获取得到灌溉量最佳范围。

14、优选的，所述生长分析模块获取到种植物生长信息后的具体分析过程如下：

15、种植物生长信息包括在种植区域qzi内以72h中获取到绿叶数据和生长高度数据，绿叶数据是对种植物在灌初时间和灌终时间的固定节点间隔内，获取得到树顶绿叶占比数据，获取其均值，并将其标记为绿叶表现值qw，生长高度数据是对种植物在灌初时间和灌终时间的固定节点间隔内，获取得到的树干生长高度数据，获取其均值，并标记为生长高度表现值qe，通过对绿叶表现值qw与生长高度表现值qe进行集合，得到种植区域qzi内的生长系数wei，对果园内所有种植区域qzi的生长系数wei求和，并取平均数得到果园的生长表现值qweimean，通过控制平台获取得到预设生长表现值yweimean，将果园的生长表现值qweimean与预设生长表现值yweimean比对：若生长表现值qweimean≤预设生长表现值yweimean，则判定果园种植物生长异常，生成种植物生长异常信号并发送至灌溉控制模块；若生长表现值qweimean≥预设生长表现值yweimean，则判定果园种植物的生长正常。

16、优选的，所述灌溉分析模块获取到灌溉水况信息后，对灌溉水况信息中储水总值与种植区域qzi进行分析，获取种植区域qzi的面积并计算灌溉需水量，将灌溉需水量与储水总值进行比对，根据比对结果生成高水量信号和低水量信号；若灌溉分析模块生成高水量信号后，同时获取得到一级种植度信号后，生成少量灌溉信号，并发送至灌溉控制模块；若灌溉分析模块生成高水量信号后，同时获取得到二级种植度信号后，生成中量灌溉信号，并发送至灌溉控制模块；若灌溉分析模块生成高水量信号后，同时获取得到三级种植度信号后，生成大量灌溉信号，并发送至灌溉控制模块；若灌溉分析模块生成低水量信号后，生成补水信号，并发送至灌溉控制模块。

17、优选的，所述灌溉控制模块在接收到灌溉分析模块发送的灌溉信号后，依据灌溉信号对果园种植区域qzi进行分类控量灌溉，灌溉控制模块在接收到补水信号后，生成缺水信息文字并经物联网发送至果园控制中心的显示屏上，灌溉控制模块在接收到种植物生长异常信号后，将接收到的种植物生长异常信号、灌溉控制信号发送至自检反馈模块。

18、优选的，所述自检反馈模块的自检反馈处理过程如下：

19、自检反馈模块将接收到的灌溉控制信号和种植物生长异常信号后，获取生长波动时间段内中间温度值zaiavg、中间空湿值zsiavg和中间土湿值zdiavg，以及该时间段内绿叶表现值qw和生长高度表现值qe，并对其进行分析，当灌溉控制模块正常按照接收到的灌溉信号进行分类灌溉后，对比灌初时间和灌终时间内的变化；若中间温度值zaiavg±范围内波动、中间空湿值zsiavg±范围内下降和中间土湿值zdiavg±范围内下降，且绿叶表现值qw降低和生长高度表现值qe小于增长范围，则判定灌溉管路存在异常，生成维修信号，反馈至灌溉控制模块，灌溉控制模块在接收维修信号后，生成该种植区域qzi的管路维修提醒文字，并经物联网发送至果园控制中心的显示屏上；若中间温度值zaiavg±范围外波动、中间空湿值zsiavg±范围内上升和中间土湿值zdiavg±范围内下降，且绿叶表现值qw降低和生长高度表现值qe小于增长范围，则判定果园环境异常，并生成喷灌补救降温信号，反馈至灌溉控制模块，灌溉控制模块接收到喷灌补救降温信号后，调整种植区域qzi内喷头倾斜朝向果树上方，进行间歇式补水降温灌溉控制策略。

20、本发明的有益效果：

21、(1)本发明通过对果园进行区域划分后，将划分的种植区域内果园环境信息进行分层集合统计与比对，从而根据果园环境影响种植物生长的必要因素进行深层次分析，获取果园内种植物生长环境示意范围，以及灌溉量最佳范围，进而实现根据果园内环境实际情况反馈灌溉量，不仅实现对灌溉用水的精确控量，还适应种植物生长所需；

22、(2)通过对果园种植区域内种植物的生长反应进行监管、采集和比对，进而深层次挖掘种植物在生长波动时间段内成长表现特征，以便于根据预存数据进行比对种植物在生长波动时间段内的生长正常与异常状态，并对其进一步分析，多重筛分出种植物在生长波动时间段内生长异常状态的原因，并对其基于物联网进行反馈，实施针对性的补救措施，以达到对整体果园各区域的分类灌溉控制。