【教程】智能灌溉+如何实现?
0 2949 楼主 发表于 2017-06-21 19:15:31
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智能灌溉+控制器——云衍


云衍是Insentek倾心打造的最新一代智慧农业旗舰产品,在灌溉领域作为智能灌溉控制器应用,同时也是智墒、天圻的功能得以实现的载体。  

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1. 云衍功能

云衍作为智能设备通过移动、宽带、卫星等网络将本地的所有机电设备、传感器、通讯装置安全地连入互联网。 通过“E生态”平台对它及通过其接入网络的设备的操作系统(固件、firmware)、应用软件、知识库、策略或指令进行同步更新,并对它及通过其接入网络的设备、传感器进行设备管理。 与智墒、天圻以及第三方产品完成基于智能生态原理的现场人工智能控制,实现智能灌溉、施肥,或者其它现场设备的控制。

 

云衍作为实现“智能灌溉+”的核心硬件设备,基于云端下载或者手动输入的灌溉程序,通过insentek解码器控制田间电磁阀的启闭从而控制灌溉。云衍一般安装在管理房,与解码器之间采取有线(最远2.4KM)/无线(最远8KM)的通讯方式(注:解码器至控制器的通信距离受现场条件等因素影响,实际距离根据现场情况而定)。

 

云衍提供本地Web服务,实现设备远程管理及系统的远程升级。操作人员可现场连接云衍自带的WIFI,实现设备远程管理及系统的远程升级。用户在电脑端使用Web浏览器进行查看、控制,手机端直接采用微信,进入公众号“E生态”进行管理。不管电脑端还是手机端,用户都不需要额外下载APP,避免软件频繁升级带来困扰。

 

另外云衍自带8路DI、8路DO、8路AI以及两路AO,端口灵活易扩展,升级全部为后台升级,不需要再增加相应控制模块。


2. 云衍特性


云衍拥有足够强大的硬件和软件功能,具备极强的扩展性,可为用户持续添加一般化和特殊定制的应用程序模块。

目前云衍提供的诸多接口,可接入超声波流量计、压力传感器、水泵变频器、施肥计量泵、施肥机等灌溉常用设备,实现用户在同一平台查看、管理所有设备(注:上述可接入设备为用户自行配备,Insentek提供参数指导)。


3. 云衍硬件参数

请参考:https://www.insentek.com/irrigation.html


 

智能灌溉+实现的基础——智墒


智墒是一款安装在土壤中对“墒”进行动态监测、智能预测的传感器智能终端。智墒对作物活动根系、耗水规律、气象生态环境等信息综合进行人工智能处理,实现人对自然的深度感知。

 

智墒是一体化高度集成的管式土壤墒情监测仪,它可以实时监测同一位置多个土层深度的土壤水分、温度,并将连续监测的本地数据实时传输到云端,用户可以登录Web浏览器或使用微信来读取和处理设备数据。


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1. 智墒11项领先功能

请参考: https://www.insentek.com/community/forum/topic-10179-1.html


2. 智墒9项功能

请参考:https://www.insentek.com/community/forum/topic-10180-1.html


3. 智墒硬件参数

请参考:https://www.insentek.com/product/smart-moisture.html


4. 案例说明智墒如何对云衍提供支持


智墒水分曲线分析通过下述案例描述:

无标题  苜蓿基地智墒现场图

4 苜蓿基地智墒水分曲线图


纵坐标为土壤的体积含水量,横坐标为时间轴,该曲线是地下10cm、20cm、30cm、40cm处的水分值随时间的变化曲线。该智墒设备于2013年安装在内蒙,种植作物为苜蓿,截取2015.5—2015.7的数据进行分析。


首先,作物虚拟根系(即活跃吸水根系)的深度监测。

土壤中水分减少的主要原因是作物蒸腾和棵间蒸发。蒸发蒸腾的显著特点是:白天温度较高、光照条件好,土壤蒸发量大,作物蒸腾也多,此时作物根系吸水活跃,土壤水分数值下降相对比于夜间较快。基于连续监测数据,这个特点决定了土壤水分曲线中的阶梯状下降,即白天水分曲线斜率比夜间大。基于此分析,建立数学模型,对作物根系位置进行人工智能识别。上图曲线中,5月24日之前,30cm、40cm还没有活跃吸水的根系,此时灌溉,深度不宜超过20cm,避免渗漏浪费;5月29日之后,根系已经发展至40cm且吸水活跃,灌溉则须灌至40cm以避免作物缺水胁迫。


其次,作物虚拟根系分布比例分析。

E生态自动计算作物虚拟根系以上位置每一天的水分减少值,即动态日耗水量et,结合每层土壤的水分减少值,即可分析出虚拟根系的分层比例,可选择按照比例最高的根系深度对灌溉进行指导。


另外,对灌溉时间、灌溉周期等灌溉决策的制定也是基于对水分曲线的人工智能分析。

6月3日—6月10日的一周时间内,当地持续下毛毛细雨,管理人员认为不需要灌溉,然而曲线显示只有10cm土层水分有所上升,其他层曲线趋于平缓,说明有效降雨并没有到达20cm位置,下面几层根系已经不能从土壤中吸到水分、养分,在关键的生育期,胁迫时间长达十几天,势必会对品质和产量造成影响。而6月10日—6月18日期间,总共有3次灌溉,后面2次均在土壤水分较高、作物吸水活跃的时候进行灌溉,不仅导致灌溉水肥浪费,还会使土壤含氧量降低,不利于作物根系呼吸。

云衍结合“E生态”可实现上述功能的人工智能分析,且该分析随着智墒反馈和机器学习,持续进行优化和衍进。


5. 智墒安装

请参考https://www.insentek.com/community/forum/topic-10166-1.html


智能灌溉+气象感知——天圻


天圻是集气象数据的采集、存储、传输于一体的小型气象站,同时采集七种与作物生长和设备运行相关的气象参数:空气温度、相对湿度、风速、风向、雨量、太阳辐射及大气压力,同时将监测信息实时传送到远程服务器,为农业气象监测服务和农事科学管理提供的科学决策依据,对定量评价气象对作物的影响、开展作物产量估产及抗灾防灾具有重要的现实意义。


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 1. 天圻重要功能

 

天圻结合云衍的分析还可实现诸多跟智慧农业、生态农业高度相关的重要功能:

①    基于气象阈值灌溉

灌溉制度跟气象因素高度相关,众所周知,遇降雨需设置延时灌溉,作物不同生育期的适宜温度也会受到灌溉的影响。但是:降雨量到达多少时需要开启延时功能,需要延时多久;何时需要利用灌溉进行降温、防霜;何时需要避免灌溉造成低温,都跟本地的气象、土壤、作物数据高度相关。在海量、精准的本地数据基础之上,结合人工智能分析,则可逐渐把握本地规律,获得该种作物灌溉相关的气象数据阈值。

②    病虫害预警

病虫害与温度、湿度高度相关,天圻实时监测的气象数据,结合云衍分析及“E生态”的数学模型,可对相应病虫害进行预警,提醒用户进行防护应对措施,以起到防灾、减灾的作用,避免因灾损失。


 2. 一般功能及特性

请参考:https://www.insentek.com/product/weather-station.html


3. 天圻安装

请参考:https://www.insentek.com/community/forum/topic-10154-1.html


智能灌溉+应用平台——E生态


E生态是一个集合了全方位的大数据获取、存储、分析以及可视化模块的平台,同时提供所有连接设备的手动操作,功能丰富、操作便捷,数据安全。

 

用户通过Web浏览器或微信进行不同灌溉系统以及同一灌溉系统下属所有设备的数据查看和管理:


农业、水利专家可以登录系统进行远程会诊,及时对灌溉、施肥以及恶劣天气预测、病虫害预测进行指导工作;


管理人员可以远程进行数据统计、水生产率的统计及比较等;


操作人员足不出户可以控制阀门的启闭、灌溉施肥程序的下载及修改、系统报警信息的处理、故障的排除等;


农户在家即可查看自己农田的灌溉情况、施肥进度等。


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 1. E生态基本功能


权限分级管理

不同级别用户享有不同的设备管理设置以及数据查看处理权限;


安全容灾机制

灌溉系统出现状况时,云衍自动停止灌溉或者按照既定程序执行故障处理;


完整存档功能

E生态自动保存灌溉程序等历史记录,提供各类数据下载服务;


用户日志

E生态对有使用权限的用户开放用户日志窗口,提供用户日志永久保存服务;


运行状态监测

E生态实时提供所有设备、站点的运行状态显示,如水泵的压力调节及状态监测、系统流量监测、系统压力监测、施肥流量监测等;


自动报警

E生态自动检查、识别系统运行故障,采取相应措施,电脑、手机端同时报警并储存报警记录,提供以下报警选项:管道压力异常、流量异常、设备异常、传感器数据异常、被控制设备工作状态异常。


灌溉、施肥模式及程序

E生态提供多种灌溉、施肥模式,用户可以根据应用需要在“手动”、“自动”和“智能”三种模式之间切换:


手动模式:用户通过手机或者电脑界面手动对系统中任一被控设备实现远程操作,实现诸如单阀门启闭、施肥流量配比等功能;


自动模式:该模式有两种方式获取灌溉/施肥程序,一种是直接从云端程序库选择合适的程序,如“MQ灌溉法”,下载该程序直接应用至每个轮灌组或者对该程序的施肥时长、施肥配比等可修改参数进行调整后再应用;另外一种是手动输入灌溉程序,比如不同轮灌组的开启时间、运行时间、关闭时间等,并对该程序进行周期设定,即生成自动灌溉程序,系统依照预设参数和条件自动运行;


智能模式:运行在云衍上的智能应用程序对智墒和天圻获取的作物活跃根系、耗水规律、气象生态环境等信息进行人工智能处理,基于已下载或者手动输入的灌溉程序,自动调整灌溉周期、灌溉定额等灌水决策,并基于传感器反馈评估灌溉效果自动改进人工智能决策。

 


本贴最后由 官方小马甲 于 2017-08-08 16:48:08 编辑
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