一種互聯網+智能灌溉系統設計

晏永紅++劉靜

摘 要：我國既是人口大國又是農業大國，農業生產用水量占我國總用水量的三分之二以上，當今全球水荒，我國更被聯合國列為貧水國之一，因此解決農業生產用水量的問題勢在必行，而灌溉系統自動化是節水增產的有效措施。在互聯網充斥每個角落的時代，一種“互聯網+”手機控制灌溉系統可以有效的利用互聯網技術解決農業灌溉的精準控制，做到節能增效，并且手機控制更加智能、靈活，成本更低。該系統從基本參數設置，灌溉的規劃、控制以及安全預警等方面進行了設計，同時對灌溉的歷史數據采用日志管理，方便用戶隨時查詢研究。

關鍵詞：“互聯網+”；手機控制；灌溉系統

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A doi：10.19311/j.cnki.16723198.2018.05.093

1 系統概述

我國是一個人口大國，人口數量占全球人口數量的五分之一，這就是為什么我國水資源的總量居世界第六位，而被聯合國列為13個貧水國之一的原因。

要解決全球五分之一人口的吃飯問題，所以我國又是一個農業大國，農業生產用水量約占總用水量的80%左右，長期以來由于農業灌溉用水的利用率普遍低下，導致水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達70%～80%，因而，解決農業生產用水量的問題迫在眉睫。而農業生產中的主要用水量來源于農業灌溉，因此灌溉技術影響著現代農業的發展，是節能增產的主要環節，改革灌溉技術，使其更具自動化，及至智能化是解決農業生產節能增效的有效措施。

分析研究國內外的灌溉控制系統，主要是通過適時檢測土壤的溫濕度和水分，根據作物的需水量進行灌溉，多數灌溉控制系統著眼于研究檢測的準確性和灌溉的適時性。我們已處于互聯網時代，隨著農業和互聯網技術的發展，大面積灌溉的精準控制越發的重要，互聯網+手機控制灌溉系統可以有效的利用互聯網技術解決農業灌溉的精準控制，既能保證農作物被有效的灌溉，還能保證水資源的有效利用。相對于傳統的灌溉系統，使用手機控制更加的智能、靈活，并且成本更低。還能夠結合其他的APP系統進行控制，大大增強了灌溉的有效性；手機控制灌溉系統主要實現以下功能：系統設置；灌溉規劃管理；灌溉控制管理；預警控制管理；灌溉日志管理。

2 系統總體結構

2.1 系統總體設計

手機控制灌溉系統的總體結構，如圖1所示。手機控制灌溉系統通過網絡連接服務器，服務器再通過網絡連接智能灌溉系統的控制臺，灌溉人員可以在灌溉現場結合實際情況，直接操控智能系統進行農業灌溉，客戶端可以是支持安卓和蘋果操作系統的智能手機、平板電腦或其它終端平臺。軟件靈活設置，管理采用一對多模式，這種控制和連接方式減小了系統的耦合度，使系統結構更加靈活、易于擴展。

2.2 數據庫設計

數據庫設計的根本原則是讓用戶能夠方便、快捷的存儲、查詢到所需信息。手機控制灌溉系統在設計、實現過程中難免出現需求變更，這就要求數據庫設計足夠靈活，能夠適應需求變化。系統應能夠滿足用戶的可擴展性需求，這就對數據庫設計提出了更高的要求。根據數據庫設計的兩個建模原則：

（1）數據庫中數據應全面。手機控制灌溉系統中各種業務數據和操作記錄數據都應該保存在數據庫中，盡管某些操作數據可能暫時未被使用，為了應對可能出現的非常規，不安全操作也應該保存。保證系統的安全性。

（2）用戶應用數據和元數據對應。數據庫中存儲的數據應根據軟件使用中產生數據量的大小，選擇適當的粒度進行存儲。同時，數據表的設計應面向相應應用模塊的特點，使數據能夠方便的進行讀寫。

3 系統模塊設計

3.1 系統設置模塊

系統設置模塊擔負著管理系統的基礎信息，設置系統控制方式，設置服務器連接信息等功能。該模塊的具體結構與功能如圖2所示。

（1）系統設置管理是為手機控制灌溉系統的正常運行提供管理功能，首次使用軟件，首先要通過系統設置中功能管理設置手機連接的智能灌溉系統信息，與灌溉系統對接以后，并設置該灌溉的一些參數，這樣才能使用對應的系統功能；設置好灌溉信息以后還需要設置灌溉相關信息，這樣能夠及時的與智能系統進行數據交互和管理。

（2）網絡設置，不同的智能灌溉系統可能會屬于不同的單位，通過網絡連接對應的灌溉系統進行數據交互。

（3）什么時候灌溉，灌溉多少不同的農作物有不同的需求，農田設置就是用來設置每一塊可灌溉農田的面積和農作物信息，從而更好的進行管理。

（4）灌溉工藝設置，根據農業知識為每一種農作物設定最佳的灌溉水量，這樣系統可以根據面積和農作物進行智能灌溉。

（5）基本參數設置，設定灌溉的一些基本參數。

（6）安全控制，因為系統會遙控智能灌溉系統，所以必須保證系統的安全性，所以需要通過多種方法驗證使用人員的合法性。

3.2 灌溉規劃管理

灌溉規劃管理主要對灌溉的灌溉農田，灌溉時間，灌溉順序，灌溉方式，灌溉水量等進行設定。灌溉規劃管理基本功能如圖3所示。

（1）農田選擇：選擇待灌溉農田。

（2）灌溉時間設定：根據農作物的種類和環境氣象情況設置每塊農田的灌溉時間。

（3）灌溉方式設定：設置每一塊農田的灌溉方式。

（4）灌溉水量設置：根據農作物的種類和環境氣象情況設定每塊農田的灌溉量。

（5）系統推薦規劃：選好農田以后系統可以根據灌溉工藝推薦灌溉相關參數，并在此基礎上進行設定。

3.3 灌溉控制

灌溉過程中根據實際情況進行灌溉調整，結合實際農田的濕度，農作物成長期等情況人工干預既定的灌溉計劃。主要包括如圖4功能模塊。

（1）灌溉方式控制：根據農作物的濕度，成長期等情況隨時更改農作物的灌溉方式。endprint

（2）灌溉水量控制：根據農作物的濕度，成長期等情況隨時更改農作物的灌溉水量。

（3）灌溉時間控制：根據農作物的濕度，成長期等情況隨時更改農作物的灌溉時間。

3.4 預警控制

對灌溉異常情況進行預警，基本功能如圖5所示。

圖5 灌溉預警功能圖

（1）設定預警：在設定灌溉規劃時，對于偏出灌溉工藝比較大的設定進行預警提醒。

（2）灌溉異常預警：灌溉過程中系統監控到土地的吸收情況異常，系統會自動報警。

（3）灌溉監控預警：灌溉過程中系統結合對土地的監控數據，通過人工智能判斷出異常進行預警，比如土壤濕度已經超出正常值等。

3.5 灌溉日志

灌溉日志記錄灌溉的歷史信息，可以通過文字和圖像查看以前的灌溉規劃和灌溉信息，其基本功能包括：

（1）灌溉日志導出：可以直接把某次灌溉情況以文字和圖片模式導出，可以從各個方面看到灌溉信息。

（2）灌溉日志查詢：通過時間查詢灌溉情況。

4 其他

大數據時代需要能兼顧使用者編寫和閱讀方便而機器容易解析的方式來傳輸數據，而JSON符合這個要求，因此手機APP與智能灌溉控制系統，以及手機APP與云端服務器之間傳輸數據都用Json格式。

運行智能灌溉系統需要的設備說明。

手機控制灌溉系統需要實現操作日志和系統鎖定/解鎖功能，來保證對軟件的操作都能被記錄下來，同時防止未經授權用戶操作該軟件。

5 結語

“互聯網+”手機的灌溉系統能根據農作物的實時情況隨時控制灌溉，使農業灌溉更精準，同時可以連接平板等其他終端，使灌溉更靈活、方便。該系統的應用還能有效節約水資源，對生態環境建設和保護有十分重要的意義。

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