一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统及管理方法

本发明涉及农业自动化，具体而言，涉及一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统及管理方法，可实现对农作物精准灌溉施肥及全面管理。

背景技术：

1、在现代农业生产中，随着土地规模化经营的发展，传统的人工喷淋施肥方式效率低下且难以保证精准度。农作物生长对土壤条件、水分和养分的需求具有高度的特异性，不合理的灌溉和施肥可能导致资源浪费、环境污染以及农作物产量和品质下降等问题。

2、现有技术cn202121308920.1公开了温室喷淋技术领域，具体涉及一种智慧农业用智能识别物种分区的喷洒系统，其包括喷洒装置、物种分区识别装置、控制器、物种分区标识；物种分区识别装置安装在喷洒装置上；所述的物种分区标识安装在物种分区内。该实用新型可以智能识别即将喷淋的区域的物种属性，智能控制喷洒的强度。

3、然而上述技术并不能针对各种物种的生长周期以及外部环境参数进行合理控制，也不能进行自动优化，这导致其实用性较差。

4、因此，需要一种智能化、自动化程度高且能够自动优化的系统，且能够精确满足农作物生长需求的自动喷淋施肥检测管理系统及管理方法是领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种智能化、自动化程度高且能够自动优化的系统，且能够精确满足农作物生长需求的自动喷淋施肥检测管理系统及管理方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，包括：

4、定位模块，所述定位模块用于获取并标记对应土壤地块位置；以及提供所述对土壤地块定位数据；

5、检测模块，所述检测模块收集待检测土壤地块信息；

6、喷淋控制模块，所述喷淋控制模块接收所述检测模块收集的待检测土壤地块信息相关联的数据，并控制第一喷洒器的开关值、第一喷洒器的行进路径以及喷洒时间；

7、施肥控制模块，所述施肥控制模块接收所述检测模块集的待检测土壤地块信息相关联的数据，并控制第二喷洒器的开关值、第二喷洒器的行进路径以及喷洒时间；

8、处理器模块，负责协调上述模块之间的工作，接收来自所述定位模块、检测模块的信息，并将处理后的指令发送给所述喷淋控制模块和所述施肥控制模块；

9、所述处理器模块内部设农作物生长模型数据库以及优化算法，所述优化算法为以最小二乘法优化线性回归模型或梯度下降算法。

10、进一步的，还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储所述检测模块的检测数据、所述喷淋控制模块和施肥控制模块的历史记录、所述定位模块定位的对应土壤地块对应作物生长的相关数据，以及处理器模块与上述各模块间的通信数据；

11、所述数据存储模块与所述处理器模块、检测模块、喷淋控制模块和施肥控制模块通信连接。

12、进一步的，还包括用户交互模块以及网络通信模块，所述用户交互模块提供用户界面，允许用户输入指令、查看系统状态和历史数据，以及调整喷淋和施肥的参数；

13、所述网络通信模块负责与外部设备或网络进行数据交换，实现远程监控和控制功能。

14、进一步的，所述定位模块采用gps或bds与地理信息系统gis相结合的方式，获取和标记土壤地块位置信息。

15、进一步的，所述检测模块包括基于时域反射tdr原理的土壤湿度传感器、采用离子选择性电极技术或近红外光谱分析技术的土壤养分传感器以及检测大气温度、湿度、风速、风向、二氧化碳浓度的传感器。

16、一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，包括以下步骤：

17、s1，划分地块，利用所述定位模块获取土壤地块位置信息并划分子区域；并在上述子区域中设置对应的所述检测模块；

18、s2，通过对应的所述检测模块采集对应的土壤和环境数据，所述处理器模块依据对应定位的农作物生长模型分析检测模块的数据并生成喷淋和施肥控制指令；

19、s3，所述喷淋控制模块和所述施肥控制模块根据指令控制喷洒器按照预设路径行进并且控制喷洒时间；

20、s4,所述数据存储模块存储和管理系统数据；

21、s5,用户通过所述用户交互模块查看和调整系统参数，网络通信模块实现远程监控和数据传输。

22、进一步的，步骤s2中，在数据分析与指令生成时，所述处理器模块的农作物生长模型数据库涵盖不同农作物在各生长阶段对水分和养分的需求规律，且具有自适应学习功能，可根据农作物实际生长情况优化模型参数。

23、进一步的，所述自适应学习为对收集到的数据进行清洗，去除异常值和错误数据，并归一标准化处理，将处理后的数据与农作物生长模型数据库中相应农作物生长阶段的理想数据进行对比，如有差异则以最小二乘法优化线性回归模型或梯度下降算法，根据实际数据与模型预测数据之间的误差来更新模型中关于农作物水分和养分需求的参数。

24、进一步的，用户交互模块以可视化图表展示系统数据，支持多用户权限管理，网络通信模块采用加密协议进行数据传输，可与外部数据源连接获取信息。

25、本发明的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法用于水田或旱地或露天果园或蔬菜/水果大棚或茶园或牧草种植中。

26、本发明通过定位模块精准获取土壤地块信息，不依赖于特定卡片或rfid电子标签，在大面积种植时，减少人员体力劳动；处理器模块依据内置的农作物生长模型数据库，涵盖不同农作物在各生长阶段对水分和养分的需求规律且处理器模块的农作物生长模型数据库具有自适应学习功能，可根据农作物实际生长情况优化模型参数。喷淋控制模块和施肥控制模块能根据处理器模块生成的指令自动控制喷洒器工作，无需人工逐个区域进行灌溉和施肥操作。支持多用户权限管理，不同级别用户具有不同操作权限，既能保证系统的安全性，又能满足不同人员，如农场技术人员、管理者、所有者等对系统的操作和管理需求。

27、本发明通过对土壤地块信息的精准获取、检测，以及对喷淋和施肥的智能控制，实现农作物灌溉和施肥的自动化、精准化，同时支持数据存储、用户交互和远程监控功能，以提高农作物产量和质量，优化农业生产管理。

技术特征：

1.一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，其特征在于，还包括数据存储模块(6)，所述数据存储模块(6)用于存储所述检测模块(2)的检测数据、所述喷淋控制模块(3)和施肥控制模块(4)的历史记录、所述定位模块(1)定位的对应土壤地块对应作物生长的相关数据，以及处理器模块(5)与上述各模块间的通信数据；

3.根据权利要求1所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，其特征在于，还包括用户交互模块(7)以及网络通信模块(8)，所述用户交互模块(7)以及网络通信模块(8)均与所述处理器模块(5)通信连接；

4.根据权利要求3所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，其特征在于，所述定位模块(1)采用gps或bds与地理信息系统gis相结合的方式，获取和标记土壤地块位置信息。

5.根据权利要求3所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，其特征在于，所述检测模块(2)包括基于时域反射tdr原理的土壤湿度传感器、采用离子选择性电极技术或近红外光谱分析技术的土壤养分传感器以及检测大气温度、湿度、风速、风向、二氧化碳浓度的传感器。

6.一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，其特征在于，基于权利要求4或5所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理系统，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，其特征在于，步骤s2中，在数据分析与指令生成时，所述处理器模块的农作物生长模型数据库涵盖不同农作物在各生长阶段对水分和养分的需求规律，且具有自适应学习功能，可根据农作物实际生长情况优化模型参数。

8.根据权利要求7所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，其特征在于，所述自适应学习为对收集到的数据进行清洗，去除异常值和错误数据，并归一标准化处理，将处理后的数据与农作物生长模型数据库中相应农作物生长阶段的理想数据进行对比，如有差异则以最小二乘法优化线性回归模型或梯度下降算法，根据实际数据与模型预测数据之间的误差来更新模型中关于农作物水分和养分需求的参数。

9.根据权利要求6所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，其特征在于，用户交互模块以可视化图表展示系统数据，支持多用户权限管理，网络通信模块采用加密协议进行数据传输，可与外部数据源连接获取信息。

10.根据权利要求6～9任一项所述的一种基于农作物自动喷淋施肥检测管理方法，其特征在于，该方法用于水田或旱地或露天果园或蔬菜/水果大棚或茶园或牧草种植中。

技术总结
本发明公开了一种基于农作物栽培的自动喷淋施肥检测管理系统及管理方法，其中管理系统，包括：定位模块、检测模块、喷淋控制模块、施肥控制模块以及处理器模块，定位模块用于获取并标记对应土壤地块位置；以及提供所述对土壤地块定位数据；检测模块收集待检测土壤地块信息；喷淋控制模块控制第一喷洒器的开关值、第一喷洒器的行进路径以及喷洒时间；施肥控制模块控制第二喷洒器的开关值、第二喷洒器的行进路径以及喷洒时间；管理方法通过处理器模块依据内置的农作物生长模型数据库，具有自适应学习功能，可根据农作物实际生长情况优化模型参数；本发明实现农作物灌溉和施肥的自动化，提高农作物产量和质量，优化农业生产管理。

技术研发人员：张旭峰
受保护的技术使用者：嘉兴职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27