一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统

1.本发明涉及农业自动化控制领域，具体为一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统。


背景技术：

2.我国是传统的农业大国，每年农业灌溉用水量和化肥使用量远超于发达国家，这造成了水资源和化肥的极大浪费，因此节水节肥成为了现代化农业的必由之路。棉花的生长过程可分为五个阶段，分别为出苗期、苗期、花蕾期、结果期和吐絮期。棉花的每个生长阶段对水和肥的需求是不同的，在每个生长阶段施用适量的水和肥更有利于棉花的生长。为此，本发明提供一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统，能够监测棉田土壤信息、棉花生长信息和棉田气象信息，并对采集到的棉田土壤信息、棉花生长情况和棉田气象信息进行分析。系统根据分析所得结果制定适宜的灌溉水量和施肥量，在提高灌溉用水和肥料利用率的同时，实现节水节肥的目的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统，通过棉花植株信息采集系统对棉花植株进行拍照，并对照片进行处理以获取棉花植株信息，通过棉田土壤气象信息采集系统获取田间的土壤养分、土壤温湿度、土壤ph值、土壤ec值信息以及空气温湿度、光照强度、风速与风向信息，然后将获取到的信息传输到stm32控制器中进行信息处理，处理完成后，由wi-fi模块通过4g网络将信息发送至远程监管云平台，云平台结合收到的信息制定合理的灌水量和施肥量，用户登录远程监管云平台并将制定的灌水量和施肥量发送给水肥一体化系统，以实现棉田精准化灌水施肥。
4.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统，包括水肥一体化系统、远程监管云平台、棉花植株信息采集系统、棉田土壤气象信息采集系统以及田间供电系统；所述水肥一体化系统包括传感器单元、控制单元、执行单元和综合供电单元，其中传感器单元由压力传感器、液位传感器、ec值传感器、ph值传感器和流量传感器组成，控制单元由触摸屏、stm32控制器和wi-fi模块组成，执行单元由软管泵、供水泵、搅拌电机、加压泵和压力调节阀组成；所述棉花植株信息采集系统包括ccd图像传感器、图像采集模块、stm32控制器以及wi-fi模块；所述棉田土壤气象信息采集系统包括土壤监测单元、气象监测单元、stm32控制器以及wi-fi模块，土壤监测单元包括土壤养分传感器、土壤温湿度传感器、土壤ph传感器和土壤ec传感器，气象监测单元包括空气温湿度传感器、光照传感器、风速传感器以及风向传感器；所述田间供电系统包括太阳能光伏板、太阳能充电控制器以及蓄电池。
5.进一步地，所述水肥一体化系统的传感器单元、控制单元以及执行单元由综合供电单元进行供电，所述综合供电单元可以将360v/220v交流电直接供给执行单元中的软管泵、供水泵、搅拌电机以及加压泵，而传感器单元、控制单元以及压力调节阀的供电需要将
360v/220v交流电通过（ac/dc）变换器和dc-dc降压模块转换后进行供电。
6.进一步地，所述棉花植株信息采集系统的ccd图像传感器采集到的图片经图像采集模块转换成数字量信号，传输至stm32控制器中进行图像处理，并通过wi-fi模块发送给远程监管云平台，用户登录远程监管云平台可以获悉棉花植株的生长情况以及棉田是否出现病虫害。
7.进一步地，所述棉田土壤气象信息采集系统的土壤养分传感器、土壤温湿度传感器、土壤ph值传感器、土壤ec值传感器、空气温湿度传感器、光照传感器、风速传感器和风向传感器均与stm32控制器的模拟量端口电连接，stm32控制器对采集到的土壤和气象信息进行处理，并通过wi-fi模块发送给远程监管云平台。
8.进一步地，所述田间供电系统通过太阳能光伏板将太阳能转换为电能，并利用太阳能充电控制器将电能储存在蓄电池中。
附图说明
9.图1为本发明一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统的总体逻辑示意图。
10.图2为本发明一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统的水肥一体化系统示意图。
11.图3为本发明一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统的棉花植株信息采集系统示意图。
12.图4为本发明一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统的棉田土壤气象信息采集系统示意图。
13.其中，1-水肥一体化系统，2-远程监管云平台，3-棉花植株信息采集系统，4-棉田土壤气象信息采集系统，5-田间供电系统，6-太阳能光伏板，7-太阳能充电控制器，8-蓄电池，9-传感器单元，10-控制单元，11-执行单元，12-综合供电单元，13-压力传感器，14-液位传感器，15-ec值传感器，16-ph值传感器，17-流量传感器，18-触摸屏，19-stm32控制器，20-wi-fi模块，21-软管泵，22-供水泵，23-搅拌电机，24-加压泵，25-压力调节阀，26-（ac/dc）变换器，27-dc-dc降压模块，28-ccd图像传感器，29-图像采集模块，30-stm32控制器，31-wi-fi模块，32-土壤监测单元，33-气象监测单元，34-土壤养分传感器，35-土壤温湿度传感器，36-土壤ph值传感器，37-土壤ec值传感器，38-空气温湿度传感器，39-光照传感器，40-风速传感器，41-风向传感器，42-stm32控制器，43-wi-fi模块。
具体实施方式
14.下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
15.如图1-4所示，一种基于棉花生长状况的水肥一体化控制系统，包括水肥一体化系统1、远程监管云平台2、棉花植株信息采集系统3、棉田土壤气象信息采集系统4以及田间供电系统5；所述水肥一体化系统1包括传感器单元9，控制单元10、执行单元11和综合供电单元12，其中传感器单元9包括压力传感器13，液位传感器14，ec值传感器15，ph值传感器16和
流量传感器17，控制单元10包括触摸屏18，stm32控制器19和wi-fi模块20，执行单元11包括软管泵21，供水泵22，搅拌电机23，加压泵24和压力调节阀25，综合供电单元12包括（ac/dc）变换器26和dc-dc降压模块27；所述棉花植株信息采集系统3包括ccd图像传感器28、图像采集模块29、stm32控制器30和wi-fi模块31；所述棉田土壤气象信息采集系统4包括土壤监测单元32、气象监测单元33、stm32控制器42和wi-fi模块43，其中土壤监测单元32包括土壤养分传感器34、土壤温湿度传感器35、土壤ph值传感器36和土壤ec值传感器37，气象监测单元33包括空气温湿度传感器38、光照传感器39、风速传感器40以及风向传感器41；所述田间供电系统5包括太阳能光伏板6、太阳能充电控制器7和蓄电池8。
16.其中，所述的水肥一体化系统1的传感器单元9、控制单元10以及执行单元11由综合供电单元12进行供电，所述综合供电单元12可以将360v/220v交流电直接供给执行单元11中的软管泵21、供水泵22、搅拌电机23以及加压泵24，而传感器单元9、控制单元10以及压力调节阀25的供电需要将360v/220v交流电通过（ac/dc）变换器26和dc-dc降压模块27转换后进行供电。
17.其中，所述的棉花植株信息采集系统3的ccd图像传感器28采集到的图片经图像采集模块29转换成数字量信号，传输至stm32控制器30中图像处理，并通过wi-fi模块31发送给远程监管云平台2，用户登录远程监管云平台2可以获悉棉花植株的生长情况以及棉田是否出现病虫害。
18.其中，所述的棉田土壤气象信息采集系统的土壤监测单元32的传感器与气象监测单元33的传感器均与stm32控制器42的模拟量端口电连接，stm32控制器42对采集到的土壤和气象信息进行处理，并通过wi-fi模块43发送给远程监管云平台2。
19.其中，所述的田间供电系统5通过太阳能光伏板6将太阳能转换为电能，并利用太阳能充电控制器7将电能储存在蓄电池8中。
20.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。