水稻田自动化节水精准灌溉系统的制作方法

本发明涉及节水灌溉，具体为水稻田自动化节水精准灌溉系统。背景技术：1、水稻是人类重要的粮食作物之一，中国是水稻的原产地之一。水稻的生长期具体分为：秧苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、扬花期、灌浆期、成熟期。稻田是水稻生长的环境之一，水稻对水分的需求比较大，目前的水稻灌溉方式主要依靠人工经验和感觉来判断稻田的水分需求，然后通过渠道或灌溉设备进行灌溉，从而提供水稻生长发育阶段需要的水量。2、传统的水稻灌溉方式仅仅通过渠道或灌溉设备对水稻田进行漫灌，不但造成水资源浪费，水分利用低，而且不利于水稻根系的生长和发育，影响作物的正常生长。随着全球水资源日益紧缺，中国作为农业大国，农业用水的费用支出增加，增加了水稻的种植成本，进而节水精准灌溉高效利用水资源尤为重要。3、因此提供水稻田自动化节水精准灌溉系统，解决上述灌溉方式存在的问题，进而实时监测稻田的水分需求，并根据预设的灌溉策略自动控制灌溉设备的运行，实现精准灌溉，有效降低水稻生长过程中的用水量，缓解水资源短缺问题，提高水资源利用效率，使水分更加均匀地分布在土壤中，有利于水稻的充分吸收和利用，这不仅可以减少水资源的浪费，还可以提高水稻的产量和品质。技术实现思路1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供水稻田自动化节水精准灌溉系统，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：水稻田自动化节水精准灌溉系统，包括自动化节水灌溉区域划分模块、自动化节水灌溉监测设备设置模块、自动化节水灌溉数据采集模块、自动化节水灌溉分析决策模块、自动化节水灌溉控制模块，以及自动化节水灌溉人机交互模块。3、所述自动化节水灌溉区域划分模块用于将所管辖区域的水稻田确定为目标区域，且将目标区域分为若干个监控子区域，依次记作为1、2、3、...、n；4、所述自动化节水灌溉监测设备设置模块，用于在稻田各监测子区域上方和下方设置三个图像采集设备，在各监测子区域内的田埂上分别放置土壤湿度传感器、水位传感器和ph测试计，并将监测到的数据传输至自动化节水灌溉数据采集模块；5、所述自动化节水灌溉数据采集模块用于对子区域进行数据采集，得到影响稻田灌溉水量的各个参数，并将各个参数输出至自动化节水灌溉分析决策模块；6、所述自动化节水灌溉分析决策模块包括水稻不同生长发育阶段灌溉水量分析单元、水稻叶片状态分析单元和水稻生长环境土壤状态计算单元，分别用于对水稻各生长发育阶段的温度参数和日照时长参数、叶片参数，以及土壤保水性能参数进行计算，并将对应的计算输出至自动化节水灌溉控制模块；7、所述自动化节水灌溉控制模块用于将接收到的数据信息，自动控制水泵、阀门等灌溉设备的开关、调整灌溉量，包括灌溉设备的控制电路，以及报警电路的设计，并在必要时发出报警信号，将警示信号传输至自动化节水灌溉人机交互模块；8、所述自动化节水灌溉人机交互模块用于水稻田工作人员设置灌溉参数、查看灌溉状态、接收报警信息等，远程手动控制调节灌溉参数，并在必要时通知田间工作人员现场控制灌溉设备。9、优选的，自动化节水灌溉区域划分模块中目标监控区域按照等面积划分成各监测子区域，各监测子区域水稻品种相同，种植环境相同。10、优选的，自动化节水灌溉数据采集模块中影响稻田灌溉水量的各个参数包括目标区域信息、水稻田工作人员联系方式、水稻各生长发育阶段参数、水稻图像参数，以及土壤状态参数。其中水稻各生长发育阶段参数通过图像信息采集功能获取温度参数和日照时长参数；水稻图像参数具体为监控子区域内叶片色度和叶片展开面积；土壤状态参数通过温度传感器、湿度传感器、ph测试计获取监控子区域内稻田的气温、土壤的湿度和土壤的酸碱度。11、优选的，自动化节水灌溉分析决策模块中水稻各生长发育阶段分别是：移栽返青期、分蘖期、拔节孕穗期，以及抽穗成熟期，并对其生长发育阶段依次编号为：1,2,3,4。12、优选的，自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域水稻不同生长发育阶段获取需水量参数的具体公式为：，，，13、其中表示水稻生长发育的4个阶段，表示第个子区域第个阶段水稻需水模系数，表示第个子区域第个阶段的需水量，表示第阶段天气平均温度的总和，表示第阶段日照时长的总和，表示每天日落时间，表示每天日出时间，表示全生育期作物田间需水量，表示凌晨2点、上午8点、中午12点和晚上8点的天气温度。14、优选的，自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域获取水稻叶片参数的具体公式为：，其中为经验常数，表示第个监测子区域内水稻叶片需水程度值，表示第个监测子区域内对应的水稻叶片色度值，表示对应水稻在正常生长状态下的叶片色度值，表示水分充足情况下水稻叶片展开面积，表示第个监测子区域内对应的水稻叶片展开面积。15、优选的，自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域获取土壤保水性能参数的具体公式为：，其中表示第个监测子区域内土壤保水性能参数，表示土壤湿度传感器影响因子，表示土壤温度传感器影响因子，表示第个监测子区域内平均气温，表示第个监测子区域内土壤的酸碱程度，表示第个监测子区域内土壤湿度大小，表示水分充足情况下土壤湿度大小，一般目标节水灌溉区域水稻处于正常生长状态下的土壤由于有水分存在，其土壤湿度较大，而当土壤缺水时，土壤中的水分缺失，土壤湿度减小。16、优选的，自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域水稻所需的综合灌溉水量计算公式如下：，其中表示第个监测子区域内水稻所需的灌溉水量，表示水稻生长系数，表示叶片需水影响因子，表示土壤灌溉系数，表示第个生长发育阶段的土壤水分渗漏量，表示第个监测子区域第个生长发育阶段土壤地下排水量。17、本发明的技术效果和优点：18、1、本发明通过对目标区域内的水稻田监测，根据生长发育不同阶段，分析各阶段的需水量，确保水稻在生长过程中得到所需的水分，避免水分的浪费。优化水稻的生长环境，减少因水分过多或过少导致的生长障碍。进而有助于水稻形成健康的植株和穗部，提高结实率和千粒重，最终增加产量。同时，由于水分和养分的平衡供应，水稻的品质也会得到提升；19、2、本发明通过对目标区域内的水稻田监测，根据水稻叶片状态，分析监测区域内水稻目前的需水情况，调节灌溉水量，避免水分过多导致浪费，保持适量的水分供应，提高水稻叶片的光合作用效率，防止叶片的蒸腾作用过度，进一步促进水稻的生长和发育；20、3、本发明通过对目标区域内的水稻田监测，根据水稻田土壤状态，分析监测区域内水稻生长环境土壤的灌溉水量，并进行相应的控制，维持土壤中的水分平衡，避免土壤过湿或过干，做到水稻田节水精准灌溉，促进土壤中养分的释放和有效利用，为水稻生长提供良好的土壤环境，同时实现水资源的合理利用和环境保护的目标。技术特征：1.水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：包括自动化节水灌溉区域划分模块、自动化节水灌溉监测设备设置模块、自动化节水灌溉数据采集模块、自动化节水灌溉分析决策模块、自动化节水灌溉控制模块，以及自动化节水灌溉人机交互模块，所述自动化节水灌溉区域划分模块用于将所管辖区域的水稻田确定为目标区域，且将目标区域分为若干个监控子区域，依次记作为1、2、3、...、n；2.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉区域划分模块中目标监控区域按照等面积划分成各监测子区域，各监测子区域水稻品种相同，种植环境相同。3.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉数据采集模块中影响稻田灌溉水量的各个参数包括目标区域信息、水稻田工作人员联系方式、水稻各生长发育阶段参数、水稻图像参数，以及土壤状态参数，其中水稻各生长发育阶段参数通过图像信息采集功能获取温度参数和日照时长参数；水稻图像参数具体为监控子区域内叶片色度和叶片展开面积；土壤状态参数通过温度传感器、湿度传感器、ph测试计获取监控子区域内稻田的气温、土壤的湿度和土壤的酸碱度。4.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉分析决策模块中水稻各生长发育阶段分别是：移栽返青期、分蘖期、拔节孕穗期，以及抽穗成熟期，并对其生长发育阶段依次编号为：1,2,3,4。5.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域水稻不同生长发育阶段获取需水量参数的具体公式为：，，，6.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域获取水稻叶片参数的具体公式为：，其中为经验常数，表示第个监测子区域内水稻叶片需水程度值，表示第个监测子区域内对应的水稻叶片色度值，表示对应水稻在正常生长状态下的叶片色度值，表示水分充足情况下水稻叶片展开面积，表示第个监测子区域内对应的水稻叶片展开面积。7.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域获取土壤保水性能参数的具体公式为：，其中表示第个监测子区域内土壤保水性能参数，表示土壤湿度传感器影响因子，表示土壤温度传感器影响因子，表示第个监测子区域内平均气温，表示第个监测子区域内土壤的酸碱程度，表示第个监测子区域内土壤湿度大小，表示水分充足情况下土壤湿度大小。8.根据权利要求1所述的水稻田自动化节水精准灌溉系统，其特征在于：自动化节水灌溉分析决策模块中各监测子区域水稻所需的综合灌溉水量计算公式如下：，其中表示第个监测子区域内水稻所需的灌溉水量，表示水稻生长系数，表示叶片需水影响因子，表示土壤灌溉系数，表示第个生长发育阶段的土壤水分渗漏量，表示第个监测子区域第个生长发育阶段土壤地下排水量。技术总结本发明公开了水稻田自动化节水精准灌溉系统，具体涉及节水灌溉技术领域，包括自动化节水灌溉区域划分模块、自动化节水灌溉监测设备设置模块、自动化节水灌溉数据采集模块、自动化节水灌溉分析决策模块、自动化节水灌溉控制模块，以及自动化节水灌溉人机交互模块。自动化节水灌溉区域划分模块用于将所管辖区域的水稻田确定为目标区域，且将目标区域分为若干个监控子区域，依次记作为1、2、3、...、n。本发明通过对目标区域内的水稻田监测，根据生长发育不同阶段，分析各阶段的需水量，确保水稻在生长过程中得到所需的水分，避免水分的浪费。优化水稻的生长环境，减少因水分过多或过少导致的生长障碍。技术研发人员：王浦洋,张迪,刘长艳,解孝增,李建平受保护的技术使用者：黑龙江智云互联农业科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/9