一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统及方法与流程

本发明涉及农业灌溉监测调控，具体为一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统及方法。

背景技术：

1、我国农业种植历史悠久，经过多年发展，农业栽培技术越来越多，其中地膜栽培技术运用更是普遍，农作物地膜覆盖栽培是农作物生产上的一项新技术，地膜覆盖起到增温，保墒，抑制土壤盐分上升的作用，改善农作物的生态条件，利于保苗，促进农作物生长。对于地膜覆盖的农作物灌溉，其灌溉方式一般是采用地面灌溉方式。

2、现有的灌溉系统，大多是依靠农业水利管理人员的个人经验来控制，而凭经验控制灌溉不能根据农作物的需水量来科学地进行灌溉控制，且不同农作物在不同生长时期的需水量是不同的，容易导致浇灌的水过多或过少，无法对浇灌量进行准确地控制，影响灌溉效果。

3、为此我们提出一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统及方法用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统及方法，该方法包括以下步骤：

3、对农作物进行区域划分，得到目标监测区域；

4、建立农作物长势模型，采集目标监测区域内农作物生长环境数据，基于农作物长势模型得到在不缺水的情况下的农作物标准长势，基于农作物长势模型预测农作物实际生长需要的土壤含水量，得到标准土壤含水量；

5、获取目标监测区域内同一生长环境下农作物不同生长阶段的土壤含水量，得到标准土壤含水量集，其中，同一生长环境是指标准长势的生长环境与实际农作物的生长环境一致；

6、基于标准土壤含水量集判断目标监测区域内的农作物在各个生长阶段是否缺水，基于判断结果得到计划灌溉区域；

7、基于农作物生长环境数据对计划灌溉区域进行灌溉优先级排序；

8、获取相邻两个计划灌溉区域的灌溉影响量；

9、基于灌溉影响量自动调节对应计划灌溉区域的目标灌溉量，基于目标灌溉量控制对应的灌溉开关完成农业灌溉。

10、通过采用上述技术方案，通过农作物标准长势需要的水分预测对应深度需要的土壤含水量，判断实际含水量是否与需要的土壤含水量一致，从而判断农作物的缺水情况，根据缺水位置与缺水程度设定对应的灌溉量，并根据相邻区域的灌溉影响量自动调节对应区域的灌溉量，从而使得灌溉量更符合农作物的需求，提高灌溉效果。

11、优选的，所述基于农作物长势模型得到在不缺水的情况下的农作物标准长势，基于农作物长势模型预测农作物实际生长需要的土壤含水量的步骤包括：采集农作物生长环境数据，得到实际生长环境数据，其中生长环境数据包括环境温度数据与环境湿度数据；输入实际生长环境温湿度数据至农作物长势模型中，并给予农作物充足的水分，监测农作物长势，得到农作物标准长势；基于农作物标准长势，确定农作物实际需要的水分，基于实际需要的水分确定农作物实际生长需要的土壤含水量，得到标准土壤含水量，即为计划目标土壤含水量。

12、优选的，所述基于农作物长势模型得到在不缺水的情况下的农作物标准长势，基于农作物长势模型预测农作物实际生长需要的土壤含水量的步骤还包括：采集实际农作物各个生长阶段对应的根系深度，基于根系深度确定采集实际农作物土壤含水量的深度，得到目标监测深度，且采集实际农作物土壤含水量的深度与采集计划目标土壤含水量的深度一致。

13、通过采用上述技术方案，通过控制变量，在其他条件均相同的情况下，控制农作物的水分，采用农作物的实际生长环境模拟得出农作物在不缺水的情况下的标准长势，提高对农作物需要的土壤含水量预测的准确性。

14、优选的，所述基于标准土壤含水量集判断目标监测区域内的农作物在各个生长阶段是否缺水，基于判断结果得到计划灌溉区域的步骤包括：采集实际农作物的当前生长阶段以及生长环境数据，基于农作物长势模型获取当前生长环境数据下当前的生长阶段所需要的计划目标土壤含水量与目标监测深度；基于目标监测深度监测当前实际农作物的土壤含水量，得到实际土壤含水量；判断各个农作物在目标监测深度下计划目标土壤含水量与实际土壤含水量的水分差值，计算得出目标监测区域内的农作物的平均水分差值，得到计划目标灌溉量；判断平均水分差值是否满足预设条件，预设条件是指不影响农作物标准长势的计划目标土壤含水量与实际土壤含水量之间的标准差异阈值，若满足，表示目标监测区域内的农作物不缺水，则无需灌溉；若不满足，则表示目标监测区域内的农作物出现缺水现象，需要进行灌溉，得到计划灌溉区域。

15、通过采用上述技术方案，通过判断计划目标灌溉量是否超出计划目标土壤含水量与实际土壤含水量的差异阈值确定目标监测区域是否存在缺水的情况，对目标监测区域进行筛选，从而得到计划灌溉区域，能够有效的减少无需灌溉的区域，从而只对缺水的区域进行灌溉，提高灌溉效率。

16、优选的，所述基于农作物生长环境数据对计划灌溉区域进行灌溉优先级排序的步骤包括：统计计划灌溉区域的数量以及各个计划灌溉区域的位置数据，其中位置数据包括地理位置信息以及地势数据，其中地势数据是指计划灌溉区域的地势高低情况；任意选择一个计划灌溉区域作为基准区域，根据基准区域确定其他计划灌溉区域的地势高低；依照地势高低以及计划灌溉区域的相邻情况，对计划灌溉区域进行排序，得到灌溉优先级排序结果。

17、通过采用上述技术方案，能够通过目标监测区域的地势高低，对灌溉区域进行优先级排序，对地势高的地方作为优先灌溉，使得水流的方向可以往地势低的地方流淌，从而对相邻区域的灌溉区域产生的一定的影响，进而能够有效的降低受影响区域的目标灌溉量，提高灌溉效率。

18、优选的，所述获取相邻两个计划灌溉区域的灌溉影响量的步骤包括：基于灌溉优先级排序结果与天气数据调节目标灌溉区域的目标灌溉量，将第一进行灌溉的计划灌溉区域记为第一目标灌溉区域，基于目标灌溉量对第一目标灌溉区域进行灌溉；采集在第一目标灌溉区域进行灌溉完成后与第一目标灌溉区域相邻的计划灌溉区域中的土壤含水量，得到实际土壤含水量；采集计划灌溉区域的计划目标土壤含水量，计算计划目标土壤含水量与实际土壤含水量的差值，得到计划灌溉区域的灌溉影响量。

19、通过采用上述技术方案，能够根据计算受影响区域的实际土壤含水量与计划目标土壤含水量的差值判断计划灌溉区域的灌溉影响量，从而根据灌溉影响量调节对应区域的目标灌溉量，使灌溉量与对应区域更加符合。

20、优选的，所述基于灌溉优先级排序结果与天气数据调节目标灌溉区域的目标灌溉量的步骤包括：获取目标灌溉区域的计划目标灌溉量；监测目标灌溉区域的天气数据，其中天气数据包括降雨量与降雨时间，获取预测降雨时间距离当前时间的间隔时长，判断间隔时长是否属于预设时长阈值内，若属于，则判断降雨量是否满足计划目标灌溉量，若满足，则表示目标灌溉区域无需灌溉，若不满足，则表示目标灌溉区域需要进行灌溉，且目标灌溉量为降雨量对土壤含水量的影响量与计划目标灌溉量之间的差值，若不属于，则判断间隔时长内需要的计划目标灌溉量，得到目标灌溉量。

21、通过采用上述技术方案，能够根据天气以及优先级排序结果自动调节目标灌溉区域的灌溉量，从而提高灌溉效果。

22、优选的，所述基于灌溉影响量自动调节对应计划灌溉区域的目标灌溉量的步骤包括：将与第一目标灌溉区域相邻的计划灌溉区域记为第二目标灌溉区域，判断第一目标灌溉区域对第二目标灌溉区域的灌溉影响量是否满足预设条件，预设条件是指第一目标灌溉区域未完成灌溉的情况下，第二目标灌溉区域的计划目标灌溉量阈值；若灌溉影响量满足计划目标灌溉量阈值，则表示第二目标灌溉区域为不缺水，为合格区域；若灌溉影响量不满足计划目标灌溉量阈值，则计算灌溉影响量与计划目标灌溉量阈值之间的最小差值，得到目标灌溉量，基于目标灌溉量控制对目标灌溉区域的灌溉时长与灌溉量。

23、通过采用上述技术方案，能够判断灌影响量是否超出对应的阈值，根据灌溉影响量的大小判断是否需要启动对应区域的灌溉模式，从而提高灌溉效果。

24、一种基于大数据物联网的农业灌溉实时监测调控系统，应用于如上述任意一项所述农业灌溉实时监测调控方法，包括：

25、数据采集处理模块，用于采集农作物的生长环境数据以及生长阶段，建立农作物标准长势模型，得到标准土壤含水量以及实际土壤含水量，其中生长环境数据包括环境温度数据、环境湿度数据、土壤含水量以及地势数据，并对农作物的种植区域划分监测，得到目标监测区域；

26、区域异常判断模块，配置为与数据采集处理模块连接，用于判断实际土壤含水量是否满足标准土壤含水量，根据判断结果确定目标监测区域是否存在含水量异常的情况，作为计划灌溉区域；

27、排序模块，配置为与数据采集处理模块以及区域异常判断模块连接，用于根据地势数据对计划灌溉区域进行优先级排序，根据优先级排序结果对计划灌溉区域进行依次灌溉；

28、灌溉影响量判断模块，配置为与排序模块连接，根据优先级排序结果判断相邻两个计划灌溉区域之间的灌溉影响量是否满足计划目标灌溉量，根据判断结果得到目标灌溉量；

29、调节控制模块，配置为与灌溉影响量判断模块连接，根据天气数据对目标灌溉量进行调节，根据调节结果控制对应的灌溉开关完成农业灌溉。

30、通过采用上述技术方案，能够实时监测作物的生长长势与生长环境，根据地势不同、降雨量不同、降雨时间不同以及生长阶段不同，对不同的作物在不同的生长阶段进行不同的灌溉量，提高灌溉的精准性。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

32、1.通过农作物标准长势需要的水分预测对应深度需要的土壤含水量，判断实际含水量是否与需要的土壤含水量一致，从而判断农作物的缺水情况，根据缺水位置与缺水程度设定对应的灌溉量，并根据相邻区域的灌溉影响量自动调节对应区域的灌溉量，从而使得灌溉量更符合农作物的需求，提高灌溉效果；

33、2.能够通过目标监测区域的地势高低，对灌溉区域进行优先级排序，对地势高的地方作为优先灌溉，使得水流的方向可以往地势低的地方流淌，从而对相邻区域的灌溉区域产生的一定的影响，进而能够有效的降低受影响区域的目标灌溉量，提高灌溉效率；

34、3.能够实时监测作物的生长长势与生长环境，根据地势不同、降雨量不同、降雨时间不同以及生长阶段不同，对不同的作物在不同的生长阶段进行不同的灌溉量，提高灌溉的精准性。