一种互联网+智能灌溉系统设计

晏永红++刘静

摘 要：我国既是人口大国又是农业大国，农业生产用水量占我国总用水量的三分之二以上，当今全球水荒，我国更被联合国列为贫水国之一，因此解决农业生产用水量的问题势在必行，而灌溉系统自动化是节水增产的有效措施。在互联网充斥每个角落的时代，一种“互联网+”手机控制灌溉系统可以有效的利用互联网技术解决农业灌溉的精准控制，做到节能增效，并且手机控制更加智能、灵活，成本更低。该系统从基本参数设置，灌溉的规划、控制以及安全预警等方面进行了设计，同时对灌溉的历史数据采用日志管理，方便用户随时查询研究。

关键词：“互联网+”；手机控制；灌溉系统

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.05.093

1 系统概述

我国是一个人口大国，人口数量占全球人口数量的五分之一，这就是为什么我国水资源的总量居世界第六位，而被联合国列为13个贫水国之一的原因。

要解决全球五分之一人口的吃饭问题，所以我国又是一个农业大国，农业生产用水量约占总用水量的80%左右，长期以来由于农业灌溉用水的利用率普遍低下，导致水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业生产用水量的问题迫在眉睫。而农业生产中的主要用水量来源于农业灌溉，因此灌溉技术影响着现代农业的发展，是节能增产的主要环节，改革灌溉技术，使其更具自动化，及至智能化是解决农业生产节能增效的有效措施。

分析研究国内外的灌溉控制系统，主要是通过适时检测土壤的温湿度和水分，根据作物的需水量进行灌溉，多数灌溉控制系统着眼于研究检测的准确性和灌溉的适时性。我们已处于互联网时代，随着农业和互联网技术的发展，大面积灌溉的精准控制越发的重要，互联网+手机控制灌溉系统可以有效的利用互联网技术解决农业灌溉的精准控制，既能保证农作物被有效的灌溉，还能保证水资源的有效利用。相对于传统的灌溉系统，使用手机控制更加的智能、灵活，并且成本更低。还能够结合其他的APP系统进行控制，大大增强了灌溉的有效性；手机控制灌溉系统主要实现以下功能：系统设置；灌溉规划管理；灌溉控制管理；预警控制管理；灌溉日志管理。

2 系统总体结构

2.1 系统总体设计

手机控制灌溉系统的总体结构，如图1所示。手机控制灌溉系统通过网络连接服务器，服务器再通过网络连接智能灌溉系统的控制台，灌溉人员可以在灌溉现场结合实际情况，直接操控智能系统进行农业灌溉，客户端可以是支持安卓和苹果操作系统的智能手机、平板电脑或其它终端平台。软件灵活设置，管理采用一对多模式，这种控制和连接方式减小了系统的耦合度，使系统结构更加灵活、易于扩展。

2.2 数据库设计

数据库设计的根本原则是让用户能够方便、快捷的存储、查询到所需信息。手机控制灌溉系统在设计、实现过程中难免出现需求变更，这就要求数据库设计足够灵活，能够适应需求变化。系统应能够满足用户的可扩展性需求，这就对数据库设计提出了更高的要求。根据数据库设计的两个建模原则：

（1）数据库中数据应全面。手机控制灌溉系统中各种业务数据和操作记录数据都应该保存在数据库中，尽管某些操作数据可能暂时未被使用，为了应对可能出现的非常规，不安全操作也应该保存。保证系统的安全性。

（2）用户应用数据和元数据对应。数据库中存储的数据应根据软件使用中产生数据量的大小，选择适当的粒度进行存储。同时，数据表的设计应面向相应应用模块的特点，使数据能够方便的進行读写。

3 系统模块设计

3.1 系统设置模块

系统设置模块担负着管理系统的基础信息，设置系统控制方式，设置服务器连接信息等功能。该模块的具体结构与功能如图2所示。

（1）系统设置管理是为手机控制灌溉系统的正常运行提供管理功能，首次使用软件，首先要通过系统设置中功能管理设置手机连接的智能灌溉系统信息，与灌溉系统对接以后，并设置该灌溉的一些参数，这样才能使用对应的系统功能；设置好灌溉信息以后还需要设置灌溉相关信息，这样能够及时的与智能系统进行数据交互和管理。

（2）网络设置，不同的智能灌溉系统可能会属于不同的单位，通过网络连接对应的灌溉系统进行数据交互。

（3）什么时候灌溉，灌溉多少不同的农作物有不同的需求，农田设置就是用来设置每一块可灌溉农田的面积和农作物信息，从而更好的进行管理。

（4）灌溉工艺设置，根据农业知识为每一种农作物设定最佳的灌溉水量，这样系统可以根据面积和农作物进行智能灌溉。

（5）基本参数设置，设定灌溉的一些基本参数。

（6）安全控制，因为系统会遥控智能灌溉系统，所以必须保证系统的安全性，所以需要通过多种方法验证使用人员的合法性。

3.2 灌溉规划管理

灌溉规划管理主要对灌溉的灌溉农田，灌溉时间，灌溉顺序，灌溉方式，灌溉水量等进行设定。灌溉规划管理基本功能如图3所示。

（1）农田选择：选择待灌溉农田。

（2）灌溉时间设定：根据农作物的种类和环境气象情况设置每块农田的灌溉时间。

（3）灌溉方式设定：设置每一块农田的灌溉方式。

（4）灌溉水量设置：根据农作物的种类和环境气象情况设定每块农田的灌溉量。

（5）系统推荐规划：选好农田以后系统可以根据灌溉工艺推荐灌溉相关参数，并在此基础上进行设定。

3.3 灌溉控制

灌溉过程中根据实际情况进行灌溉调整，结合实际农田的湿度，农作物成长期等情况人工干预既定的灌溉计划。主要包括如图4功能模块。

（1）灌溉方式控制：根据农作物的湿度，成长期等情况随时更改农作物的灌溉方式。endprint

（2）灌溉水量控制：根据农作物的湿度，成长期等情况随时更改农作物的灌溉水量。

（3）灌溉时间控制：根据农作物的湿度，成长期等情况随时更改农作物的灌溉时间。

3.4 预警控制

对灌溉异常情况进行预警，基本功能如图5所示。

图5 灌溉预警功能图

（1）设定预警：在设定灌溉规划时，对于偏出灌溉工艺比较大的设定进行预警提醒。

（2）灌溉异常预警：灌溉过程中系统监控到土地的吸收情况异常，系统会自动报警。

（3）灌溉监控预警：灌溉过程中系统结合对土地的监控数据，通过人工智能判断出异常进行预警，比如土壤湿度已经超出正常值等。

3.5 灌溉日志

灌溉日志记录灌溉的历史信息，可以通过文字和图像查看以前的灌溉规划和灌溉信息，其基本功能包括：

（1）灌溉日志导出：可以直接把某次灌溉情况以文字和图片模式导出，可以从各个方面看到灌溉信息。

（2）灌溉日志查询：通过时间查询灌溉情况。

4 其他

大数据时代需要能兼顾使用者编写和阅读方便而机器容易解析的方式来传输数据，而JSON符合这个要求，因此手机APP与智能灌溉控制系统，以及手机APP与云端服务器之间传输数据都用Json格式。

运行智能灌溉系统需要的设备说明。

手机控制灌溉系统需要实现操作日志和系统锁定/解锁功能，来保证对软件的操作都能被记录下来，同时防止未经授权用户操作该软件。

5 结语

“互联网+”手机的灌溉系统能根据农作物的实时情况随时控制灌溉，使农业灌溉更精准，同时可以连接平板等其他终端，使灌溉更灵活、方便。该系统的应用还能有效节约水资源，对生态环境建设和保护有十分重要的意义。

参考文献

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