一种根据作物生长环境变化自动调整给水量的系统和设备及其方法

摘要

本发明提供一种根据作物生长环境变化自动调整给水量的系统，该系统包括环境信息检测模块、中央分析控制模块以及自动灌溉模块，在中央分析控制模块中的运算方法是建立环境变化结果与给水信息数据之间的关系公式，所述公式为：所述函数公式f表示环境变化结果与给水信息之间的对应关系。解决环境变化情况下自动灌溉水以降低作物死亡率；节约人力成本，还可以自动检测环境信息值，实现自动化灌溉；自动调节作物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质，而且能够大大减少能耗，降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及作物灌溉领域，具体是指一种根据作物生长环境变化自动调整给水量的系统和设备及其方法。

背景技术

农业发展受到越来越多的关注，在农业方发展面开始朝着自动化和无人化的方向迈进。在提供作物最适宜的生长环境的同时，人们对作物所处生长环境的性能指标进行监督，如环境温度、湿度、光照强弱，以保障作物以最好的生长速度生长。

在现阶段的农业生产过程中育苗环境发挥着非常重要的作用，随着近几十年科技的发展，生物技术和信息技术等科学技术的发展取得了具有根本性和普遍性意义的突破，新的农业技术革命也由此开始。传感技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术在农业中的应用和发展，加速了农业技术革命的步伐。作物土壤水分监视与灌溉自动控制技术在作物生长过程中的应用逐渐发展起。

河北农业大学的硕士论文《果园土壤水分见识与灌溉自动控制研究》介绍了以微电子学和计算机等现代电子技术为基础，针对我国国情，设计开发了果园土壤水分监视与灌溉自动控制系统。

但上述技术只是提供一种检测果园土壤水分来监控预设灌溉的方法，但农作物的种类多样，粮食类，蔬菜类，块茎类等，而且作物的生长过程中，环境影响因素有很多，水只是其中一种条件，还包括温度、光线强弱；上述技术并不能检测作物环境中的其他性能指标数据，并根据指标数据来及时补充作物所需水量，也没有研究报道根据作物生长环境变化来实现自动灌水的方法和设备。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种根据作物生长环境变化自动调整给水量的系统，其特征在于该系统包括作物生长环境变化检测模块、中央分析控制模块以及自动施肥模块；

其中作物生长环境变化检测模块测定作物生长环境信息值，包括作环境温度检测设备、光线检测设备、土壤湿度检测设备；

中央分析控制模块中包括环境变化结果分析模块、运算模块、输入模块，输入模块连接环境变化结果分析模块和运算模块；

所述环境变化结果分析模块接收环境信息值并与环境信息标准值标准值比对进行环境变化分析，并输出环境变化结果到运算模块；

所述运算模块中设有环境变化结果与灌溉给水量之间的运算公式，根据运算公式得到与环境变化结果相匹配的施肥信息，并传输到自动灌溉模块；

所述输入模块包括施肥信息参数的调整输入端和作物相关信息输入端以及作物环境信息值输入端；

自动施肥模块根据施肥信息对作物灌溉给水；

所述环境变化结果由环境信息值和环境信息标准值比对来确定，确定方法为当所述环境信息值达到或超过环境信息标准值时，即为环境变化结果；

所述环境信息标准值是指环境信息达到影响作物正常生长的值；

所述环境信息包括温度、湿度、光线。

优选的，所述作物生长环境信息值还可通过预先人工输入；所述预先人工输入是指工作人员将检测得到的作物生长环境信息值通过输入模块输入到中央分析控制模块中。

优选的，所述中央分析控制模块中的运算公式为：

所述预算公式中表示环境变化结果与作物相关信息的组合；

所述运算公式f表示组合与给水信息之间的对应关系；

运算公式中所述E表示环境变化结果；所述P表示作物相关信息；所述W表示给水量,所述T表示开始灌溉时间；所述M表示灌溉方式；

其中运算公式中的E、P、W、T、M可以在自动施肥前通过输入模块进行人工设定、调整或保存。

优选的，所述作物相关信息包括作物品种、作物占地面积、作物生长时期；

所述作物品种包括花生、大豆、西红柿、白菜、水稻、棉花、莲藕、红薯；

所述作物生长时期包括播种期、苗期、花期、结荚期、成熟期。

优选的，自动灌溉前可选择预存的运算公式中的各自动给水量值。

优选的，其中所述环境变化结果为温度低于5℃达到半致死量值时，所述开始灌溉时间0≤T≤24h，每平方米给水量为0L(升)≤W≤50L。

优选的，其中所述环境变化结果为土壤湿度低于5％时，所述开始灌溉时间0≤T≤24h，每亩给水量为0m³(立方米)≤W≤20m³。

优选的，所述自动灌溉模块中包括自动喷灌或微灌系统；

所述自动喷灌或微灌系统包括流量控制系统、时间控制系统、水输送系统；

所述自动喷灌系统包括固定式喷灌系统、半固定式喷灌系统以及移动式喷灌系统；

所述自动施肥微灌系统包括滴灌系统、微喷灌系统、雾喷系统、地埋灌溉系统、小管出流灌系统以及渗灌系统。

本发明还提供一种根据作物生长环境变化自动调整给水量的设备组，其特征在于包括作物生长环境信息检测设备、中央分析控制设备以及自动灌溉设备并依次连接；

所述作物生长环境信息检测设备是指检测作物生长环境信息值并传输给中央分控制模块的设备；

所述中央分析控制设备是指能够将检测到的环境信息值与环境信息标准值标准值进行比对分析得到环境变化结果，能够通过运算将环境变化结果与灌溉给水量相匹配，并且还能够输入给水量参数和作物生长环境信息值的设备，；

所述自动灌溉设备是指能够接受中央分析控制系统输出的灌溉给水量数据并进行自动灌溉操作的系统，包括流量控制设备、时间控制设备、水运输设备。

本发明还提供应用上述系统或设备组解决作物生长环境变化的自动施肥方法，其中所述作物品种包括花生、大豆、西红柿、白菜、水稻、、小麦、棉花、莲藕、红薯；所述肥料品种包括氮肥、钾肥、磷肥、复合肥、固氮菌肥、微生物肥、有机碳肥、水溶性肥料、中微量元素肥。

本发明的有益效果：

1、解决作物在生长期间生长环境变化的情况下，自动灌溉水量以减轻所处环境变化对其生长的影响；当气温急剧降低时，达到作物半致死温度时，自动灌溉适量的水可以起到做作物的保温作用，降低作物被冻死的几率；土壤过于干燥情况下，作物容易干死，自动调整给水量系统会根据作物需要灌溉水量，降低作物死亡率；

2、节约人力成本，自动检测生长环境变化情况，实现自动化灌溉；

3、自动调节作物的生长发育和形态建成、缩短培养周期、提高品质，而且能够大大减少能耗，降低成本；

4、该方法具有监控和管理功能，实现作物生长期间环境变化时自动灌溉系统更加智能化和人性化。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明：

实施例1

以东北苗期水稻作为实验作物，采用本发明提供的系统来解决根据作物生长环境变化的自动施肥问题，该系统包括作物生长环境变化检测模块、中央分析控制模块以及自动施肥模块；其中作物生长环境变化检测模块测定作物生长环境信息值，包括作环境温度检测设备，中央分析控制模块中包括环境温度变化结果分析模块、运算模块、输入模块，输入模块连接环境温度变化结果分析模块和运算模块；所述环境温度变化结果分析模块接收环境信息值并与环境温度标准值比对进行环境变化分析，并输出环境温度变化结果到运算模块；

所述运算模块中设有环境变化结果与灌溉给水量之间的运算公式，根据运算公式得到与环境变化结果相匹配的施肥信息，并传输到自动灌溉模块；

检测得到环境温度为-5℃；苗期水稻的标准值温度为-2℃，并通过中央分析控制模块得到环境变化结果E为环境温度偏低，达到苗期水稻的标准值，其中作物相关信息P＝(10亩，苗期，水稻)

所述中央分析控制模块中的运算公式为：所述W＝每平方米给水量为2L；所述T＝60分钟；所述M＝水管喷灌；将上述给水信息传输到自动灌溉模块，自动灌溉模块根据给水信息对作物灌溉，对苗期水稻喷灌输水。

气温急剧降低达到作物半致死温度，自动灌溉适量的水可以起到做作物的保温作用，作物死亡率为5％，大大降低了水稻的死亡率。

实施例2

以苗期小麦作为实验作物，检测得到环境土壤湿度为2％；苗期小麦的标准值湿度为5％，并通过中央分析控制模块得到环境变化结果E为土壤湿度偏低，达到苗期小麦的标准值，其中作物相关信息P＝(10亩，苗期，小麦)

所述中央分析控制模块中的运算公式为：所述W＝每亩给水量为2m³；所述T＝60分钟；所述M＝水管喷灌；将上述给水信息传输到自动灌溉模块，自动灌溉模块根据给水信息对作物灌溉，对苗期小麦喷灌输水。

土壤湿度降低达到作物半致死湿度时，通过自动灌溉适量的水，小麦死亡率为4％，大大降低了小麦的死亡率。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。