一種混合種植農田定點灌溉裝置的制作方法

本發明屬于農業灌溉設備技術領域，尤其涉及一種混合種植農田定點灌溉裝置。

背景技術：

現有的農業灌溉裝置——噴灌裝置雖然達到了節水灌溉的目的，但是在針對混合種植的農田灌溉中，噴灌裝置卻忽略了不同農作物實際生態需水量的差異性，造成高需水量的農作物達不到額定需水量、低需水量的農作物超出自身的額定需水量，致使農作物生長狀況不良。

為了解決噴灌裝置忽略了不同農作物需水量的差異性的問題，因此提出了一種混合種植農田定點灌溉裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種混合種植農田定點灌溉裝置。該裝置能夠根據農作物的葉子形狀區分農作物，從而實現對不同農作物的合理灌溉；根據濕度傳感器檢測的濕度值，控制灌溉的水量，從而能起到節約水資源的功能；定點灌溉，從而提高了灌溉效率。

本發明解決所述技術問題采取的技術方案是：提供一種混合種植農田定點灌溉裝置，其特征在于該裝置包括壟頭控制模塊、傳動模塊、傳動牽引模塊、田地濕度傳感器矩陣和數據傳輸處理模塊；所述壟頭控制模塊用來提供傳動動力、控制傳送方向，并收納傳動模塊和傳動牽引模塊；所述傳動模塊驅使傳動牽引模塊前后運動；所述傳動牽引模塊用來控制灌溉、進行灌溉、監視灌溉和對不同農作物進行識別；所述田地濕度傳感器矩陣用來檢測水分百分比；所述數據傳輸處理模塊用來傳輸無線網絡攝像頭拍攝的視頻和圖像數據，并對圖像進行處理識別出圖像中的農作物、濕度傳感器檢測到的水分百分比與閾值進行判斷、計算GPS距離和夾角、計算噴水導管出水口末端的水的流速；

所述壟頭控制模塊包括暗箱、暗箱門、暗箱門直齒齒條、固定棒、傳導螺旋推拉滑塊、傳導螺旋、第二直流電機、傳送帶、傳導螺旋推拉滑塊導軌、滑動塊導軌凹槽、支柱和第一直流電機；

所述暗箱固定放置在地塊一端，在朝向地塊的另一端的暗箱側面上開有暗箱門；在暗箱內部底面上固定有傳導螺旋，傳導螺旋的傳動方向為傳動牽引小車向前或向后行駛的方向，以傳導螺旋為中心，在傳導螺旋的兩側平行布置有傳導螺旋推拉滑塊導軌，傳導螺旋推拉滑塊導軌兩端通過相應的支柱固定在暗箱底面上；所述傳導螺旋推拉滑塊的下部穿過傳導螺旋，且能在傳導螺旋推拉滑塊導軌上前后移動，在傳導螺旋推拉滑塊的前端設置有滑動塊導軌凹槽；傳導螺旋的轉動軸的后端通過傳送帶與第二直流電機的轉動軸連接，第二直流電機固定在暗箱內部的底面上；在傳導螺旋的正前方豎直固定有固定棒；

在暗箱門的內側中間位置，沿暗箱門的長度方向設置有暗箱門直齒齒條，暗箱門直齒齒條通過直齒齒輪與第一直流電機的轉動軸連接，通過第一直流電機的轉動帶動暗箱門滑動打開和關閉；暗箱門頂部滑動到暗箱最底部時，在對應的地塊里的位置上，在暗箱門的后方安裝熱釋電紅外傳感器并且在暗箱門的前方安裝暗箱門激光器，當暗箱門完全打開時，暗箱門恰好能擋住暗箱門激光器發射的激光光束；

所述傳動模塊包括軟質水管、剪刀狀平面伸縮連桿、柱狀支撐滑桿、柱狀支撐滑輪、剪刀狀平面伸縮連桿連接釘、滾珠、帶軸滾珠、滑動塊和彈簧；所述剪刀狀平面伸縮連桿能進行伸長和收縮，由剪刀狀的多個重復單元構成，所述剪刀狀平面伸縮連桿的兩端均連接有兩個滑動塊，剪刀狀平面伸縮連桿的各重復單元通過剪刀狀平面伸縮連桿連接釘連接，每個滑動塊均能繞與相應滑動塊連接的剪刀狀平面伸縮連桿連接釘轉動，在滑動塊的上下表面上均安裝有四個帶軸滾珠的轉動軸，在滑動塊的外側面上下各放置了兩個滾珠，在滑動塊的左右側面分別放置一根彈簧，彈簧能推拉滑動塊；位于剪刀狀平面伸縮連桿后端的滑動塊插入傳導螺旋推拉滑塊的滑動塊導軌凹槽中，將傳動模塊與壟頭控制模塊連接；

沿剪刀狀平面伸縮連桿的伸縮方向上，每隔一段距離，在剪刀狀平面伸縮連桿的下表面固定有柱狀支撐滑桿，柱狀支撐滑桿上端與剪刀狀平面伸縮連桿連接釘連接固定，下端安裝有柱狀支撐滑輪，柱狀支撐滑輪的轉動方向與剪刀狀平面伸縮連桿的伸縮的方向一致，柱狀支撐滑桿的長度與剪刀狀平面伸縮連桿到地面的距離相匹配；在剪刀狀平面伸縮連桿上表面上盤放有軟質水管，且軟質水管能跟隨剪刀狀平面伸縮連桿一起伸長和收縮，沿軟質水管的管壁布置有電線，通過電線為整個裝置供電；所述軟質水管的一端穿過暗箱與外部水源連接，在軟質水管的進水口處設置電動蝶閥；

所述傳動牽引模塊包括防水透明塑料布、支架、無線網絡攝像頭、導軌凹槽、通線孔、圓柱形接水口、鎖栓、傳動牽引壁門、傳動牽引小車、導水轉動軸、激光器、CCD傳感器、牽引直齒齒條、第三直流電機、噴水導管和齒條連接釘；在傳動牽引小車的上表面安裝有無線網絡攝像頭，在無線網絡攝像頭外包裹有防水透明塑料布，防水透明塑料布由支架支撐；在傳動牽引小車的后側面上方開有導軌凹槽，該導軌凹槽用于插入位于剪刀狀平面伸縮連桿前端的滑動塊，將傳動牽引模塊與傳動模塊連接；在導軌凹槽下方的傳動牽引小車的后側面上設有通線孔和圓柱形接水口，該圓柱形接水口與傳動模塊的軟質水管的前端連接，軟質水管上的電線從通線孔中穿入傳動牽引小車，并且與傳動牽引小車上的無線網絡攝像頭和傳動牽引單片機連接；

在傳動牽引小車的右側面上開有傳動牽引壁門，通過鎖栓關閉或打開傳動牽引壁門；所述導水轉動軸豎直放置在傳動牽引小車內部的空腔中，導水轉動軸的上部與傳動牽引小車的頂部連接，下部正對圓柱形接水口，在圓柱形接水口和導水轉動軸下部之間連接軟質膠管；在導水轉動軸的上部安裝有一個激光器，且該激光器發射的激光光束與導水轉動軸中水流的流向相同；在位于導水轉動軸上部的激光器的正前方，且在傳動牽引小車內部的頂部水平固定有另一個激光器，且這一激光器發射出的激光光束與傳動牽引小車向前運動的方向始終平行；在兩個激光器的正前方的傳動牽引小車的內部頂部，豎直固定有CCD傳感器，兩個激光器發出的激光光束均能照射在CCD傳感器上；將噴水導管的一端水平插入導水轉動軸下部的接口中，導水轉動軸下部通過齒條連接釘連接牽引直齒齒條一端，牽引直齒齒條的另一端穿出傳動牽引小車的左側面，并且牽引直齒齒條能夠繞齒條連接釘轉動，所述第三直流電機通過直齒齒輪與牽引直齒齒條連接，所述第三直流電機固定在傳動牽引小車內部的左側面上；

所述田地濕度傳感器矩陣由多個濕度傳感器按照正六邊形的形狀排列而成，相鄰的三個正六邊形共用一個頂點，每個正六邊形的頂點和中心各放置一個濕度傳感器，每個濕度傳感器均埋在農田地表下方；

所述數據傳輸處理模塊包括壟頭單片機、暗箱門GPS芯片、傳動牽引單片機、傳動牽引GPS芯片、服務器、濕度單片機、濕度GPS芯片、電腦終端和電動蝶閥單片機；所述服務器與壟頭單片機、傳動牽引單片機、電動蝶閥單片機、濕度單片機分別通過相應的無線收發芯片以無線的方式相連接；所述電腦終端和服務器均放置在農民的家中，并且電腦終端與服務器相連接；

所述壟頭單片機分別與第一直流電機、第二直流電機、暗箱門GPS芯片、熱釋電紅外傳感器和暗箱門激光器連接；暗箱門GPS芯片安裝在暗箱門直齒齒條附近；所述壟頭單片機放置在暗箱內；所述傳動牽引單片機位于傳動牽引小車空腔內的上部，分別與無線網絡攝像頭、傳動牽引GPS芯片、第三直流電機和傳動牽引小車內部的兩個激光器及CCD傳感器連接；每個濕度單片機均連接有一個濕度GPS芯片和一個濕度傳感器，各自的濕度GPS芯片與各自的濕度單片機連接，一個濕度GPS芯片和一個濕度單片機用防水塑料袋包裹住，且位于各自濕度傳感器的正下方；所述電動蝶閥單片機放置在電動蝶閥的表面上，并且與電動蝶閥連接。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1、本灌溉裝置通過全新結構的設計并配合無線通信網絡，具備遠程操作和無人化操作的功能，農民可以在家通過電腦終端監控灌溉，還可以通過數據傳輸處理模塊自動控制灌溉，提高了灌溉效率。

2、本灌溉裝置的濕度傳感器根據檢測到的水分百分比判斷是否達到農作物的需水量，控制灌溉水量，減少水資源的浪費，從而使裝置具備節約水資源的功能。

3、本灌溉裝置的無線網絡攝像頭通過拍攝到的農作物的葉片形狀的圖片，由服務器對圖片進行處理識別，能區分混合種植的農田中不同的農作物。

4、根據不同農作物的需水量，本灌溉裝置控制水的流速的電動蝶閥和控制水的流向的導水噴管對區分出來的農作物進行不同水量的定點灌溉，合理灌溉，使灌溉更加人性化。

附圖說明

圖1是本發明的壟頭控制模塊、傳動模塊和傳動牽引模塊的連接結構示意圖；

圖2是本發明的壟頭控制模塊的立體結構示意圖；

圖3是本發明的壟頭控制模塊中的暗箱門打開時的結構示意圖；

圖4是本發明的傳動模塊的局部結構示意圖；

圖5是本發明的傳動牽引模塊總體結構示意圖；

圖6是本發明的傳動牽引模塊中的CCD傳感器與激光器的安裝結構示意圖；

圖7是本發明的傳動牽引模塊中的導水轉動軸的立體結構示意圖；

圖8是本發明的傳動牽引模塊中的驅動噴水導管的結構示意圖；

圖9是本發明的數據傳輸處理模塊的結構框圖；

圖10是實施例中所需灌溉的農田種植情況示意圖；

圖11是實施例中灌溉時灌溉順序示意圖；

其中，1-壟頭控制模塊，2-傳動模塊，3-傳動牽引模塊，4-數據傳輸處理模塊；101-暗箱，102-暗箱門，103-暗箱門直齒齒條，104-固定棒，105-傳導螺旋推拉滑塊，106-傳導螺旋，107-第二直流電機，108-傳送帶，109-傳導螺旋推拉滑塊導軌，110-滑動塊導軌凹槽，111-支柱，112-第一直流電機；201-軟質水管，202-剪刀狀平面伸縮連桿，203-柱狀支撐滑桿，204-電線，205-柱狀支撐滑輪，206-剪刀狀平面伸縮連桿連接釘,207-滾珠，208-帶軸滾珠,209-滑動塊，210-彈簧；301-防水透明塑料布，302-支架,303-無線網絡攝像頭，304-導軌凹槽，305-通線孔，306-圓柱形接水口，307-鎖栓，308-傳動牽引壁門，309-傳動牽引小車，310-導水轉動軸，311-激光器，312-CCD傳感器，313-牽引直齒齒條，314-第三直流電機，315-噴水導管，316-齒條連接釘；401-壟頭單片機，402-暗箱門GPS芯片，403-傳動牽引單片機，404-傳動牽引GPS芯片，405-服務器，406-濕度單片機，407-濕度GPS芯片，408-電腦終端，409-電動蝶閥單片機，410-壟頭無線收發芯片，411-傳動牽引無線收發芯片，412-濕度無線收發芯片，413-電動蝶閥無線收發芯片。

具體實施方式

以下結合實施例及附圖對本發明做進一步詳述，但并不以此作為對本申請權利要求保護范圍的限定。

本發明混合種植農田定點灌溉裝置(簡稱裝置，參見圖1-9)包括壟頭控制模塊1、傳動模塊2、傳動牽引模塊3、田地濕度傳感器矩陣(圖中未標出)和數據傳輸處理模塊4；所述壟頭控制模塊1用來提供傳動動力、控制傳送方向，并收納傳動模塊2和傳動牽引模塊3；所述傳動模塊2驅使傳動牽引模塊3前后運動；所述傳動牽引模塊3用來控制灌溉、進行灌溉、監視灌溉和對不同農作物進行識別；所述田地濕度傳感器矩陣用來檢測水分百分比；所述數據傳輸處理模塊4用來傳輸無線網絡攝像頭拍攝的視頻和圖像數據，并對圖像進行處理識別出圖像中的農作物、濕度傳感器檢測到的水分百分比與閾值進行判斷、計算GPS距離和夾角、計算噴水導管出水口末端的水的流速；

所述壟頭控制模塊1包括暗箱101、暗箱門102、暗箱門直齒齒條103、固定棒104、傳導螺旋推拉滑塊105、傳導螺旋106、第二直流電機107、傳送帶108、傳導螺旋推拉滑塊導軌109、滑動塊導軌凹槽110、支柱111和第一直流電機112；

所述暗箱101固定放置在地塊一端，在朝向地塊的另一端的暗箱101側面上開有暗箱門102；在暗箱內部底面上固定有傳導螺旋106，傳導螺旋106的傳動方向為傳動牽引小車向前或向后行駛的方向，以傳導螺旋106為中心，在傳導螺旋106的兩側平行布置有傳導螺旋推拉滑塊導軌109，傳導螺旋推拉滑塊導軌109兩端通過相應的支柱111固定在暗箱底面上；所述傳導螺旋推拉滑塊105的下部穿過傳導螺旋106，且能在傳導螺旋推拉滑塊導軌109上前后移動，在傳導螺旋推拉滑塊105的前端設置有滑動塊導軌凹槽110；傳導螺旋106的轉動軸的后端通過傳送帶108與第二直流電機107的轉動軸連接，第二直流電機107固定在暗箱內部的底面上；在傳導螺旋的正前方豎直固定有固定棒104；

在暗箱門102的內側中間位置，沿暗箱門的長度方向設置有暗箱門直齒齒條103，暗箱門直齒齒條103通過直齒齒輪與第一直流電機的轉動軸連接，通過第一直流電機的轉動帶動暗箱門滑動打開和關閉；暗箱門頂部滑動到暗箱最底部時，在對應的地塊里的位置上，在暗箱門的后方安裝熱釋電紅外傳感器并且在暗箱門的前方安裝暗箱門激光器，當暗箱門完全打開時，暗箱門恰好能擋住暗箱門激光器發射的激光光束；

所述傳動模塊2包括軟質水管201、剪刀狀平面伸縮連桿202、柱狀支撐滑桿203、柱狀支撐滑輪205、剪刀狀平面伸縮連桿連接釘206、滾珠207、帶軸滾珠208、滑動塊209和彈簧210；所述剪刀狀平面伸縮連桿202能進行伸長和收縮，由剪刀狀的多個重復單元構成，剪刀狀平面伸縮連桿202的長度決定了能夠灌溉的最遠位置，所述剪刀狀平面伸縮連桿202的兩端均連接有兩個滑動塊209，剪刀狀平面伸縮連桿202的各重復單元通過剪刀狀平面伸縮連桿連接釘206連接，每個滑動塊均能繞與相應滑動塊連接的剪刀狀平面伸縮連桿連接釘206轉動，在滑動塊的上下表面上均安裝有四個帶軸滾珠208的轉動軸，在滑動塊的外側面上下各放置了兩個滾珠207，在滑動塊的左右側面分別放置一根彈簧210，彈簧能推拉滑動塊，能使滑動塊回到原來的位置；位于剪刀狀平面伸縮連桿202后端的滑動塊插入傳導螺旋推拉滑塊的滑動塊導軌凹槽110中，將傳動模塊2與壟頭控制模塊1連接；

沿剪刀狀平面伸縮連桿202的伸縮方向上，每隔一段距離，在剪刀狀平面伸縮連桿202的下表面固定有柱狀支撐滑桿203，柱狀支撐滑桿203上端與剪刀狀平面伸縮連桿連接釘206連接固定，下端安裝有柱狀支撐滑輪205，柱狀支撐滑輪的轉動方向與剪刀狀平面伸縮連桿202的伸縮的方向一致，柱狀支撐滑桿的長度與剪刀狀平面伸縮連桿202到地面的距離相匹配；在剪刀狀平面伸縮連桿202上表面上盤放有軟質水管201，且軟質水管能跟隨剪刀狀平面伸縮連桿202一起伸長和收縮，沿軟質水管的管壁布置有電線204，通過電線為整個裝置供電；所述軟質水管201的一端穿過暗箱與外部水源連接，在軟質水管的進水口處設置電動蝶閥，通過電動蝶閥控制水的流速；

所述傳動牽引模塊3包括防水透明塑料布301、支架302、無線網絡攝像頭303、導軌凹槽304、通線孔305、圓柱形接水口306、鎖栓307、傳動牽引壁門308、傳動牽引小車309、導水轉動軸310、激光器311、CCD傳感器312、牽引直齒齒條313、第三直流電機314、噴水導管315和齒條連接釘316；在傳動牽引小車309的上表面安裝有無線網絡攝像頭303，所述無線網絡攝像頭303能將拍攝到的視頻數據以無線的形式傳遞給服務器，并且在無線網絡攝像頭外包裹有防水透明塑料布301，防水透明塑料布301由支架302支撐；在傳動牽引小車的后側面上方開有導軌凹槽304，該導軌凹槽用于插入位于剪刀狀平面伸縮連桿202前端的滑動塊，將傳動牽引模塊3與傳動模塊2連接；在導軌凹槽下方的傳動牽引小車的后側面上設有通線孔305和圓柱形接水口306，該圓柱形接水口與傳動模塊的軟質水管的前端連接，軟質水管上的電線從通線孔305中穿入傳動牽引小車309，并且與傳動牽引小車上的無線網絡攝像頭和傳動牽引單片機連接；

在傳動牽引小車的右側面上開有傳動牽引壁門308，通過鎖栓307關閉或打開傳動牽引壁門；所述導水轉動軸310豎直放置在傳動牽引小車內部的空腔中，導水轉動軸310的上部與傳動牽引小車的頂部連接，下部正對圓柱形接水口，在圓柱形接水口306和導水轉動軸310下部之間連接軟質膠管；在導水轉動軸的上部安裝有一個激光器311，且該激光器發射的激光光束與導水轉動軸中水流的流向相同，即激光器發射的激光光束的方向與導水轉動軸轉動時的轉動朝向相同，即導水轉動軸轉動到哪，激光器發射的激光光束射向哪；在位于導水轉動軸上部的激光器的正前方，且在傳動牽引小車內部的頂部水平固定有另一個激光器311，且這一激光器發射出的激光光束與傳動牽引小車向前運動的方向始終平行；在兩個激光器的正前方的傳動牽引小車的內部頂部，豎直固定有CCD傳感器312，兩個激光器發出的激光光束均能照射在CCD傳感器上；將噴水導管315的一端水平插入導水轉動軸下部的接口中，導水轉動軸下部通過齒條連接釘316連接牽引直齒齒條313一端，牽引直齒齒條313的另一端穿出傳動牽引小車的左側面，并且牽引直齒齒條313能夠繞齒條連接釘316轉動，所述第三直流電機314通過直齒齒輪與牽引直齒齒條連接，所述第三直流電機固定在傳動牽引小車內部的左側面上；

所述田地濕度傳感器矩陣由多個濕度傳感器按照正六邊形的形狀排列而成，相鄰的三個正六邊形共用一個頂點，每個正六邊形的頂點和中心各放置一個濕度傳感器，每個濕度傳感器均埋在農田地表下50cm處，可以有效避免農作物根系對濕度傳感器的破壞，同時在水的滲透作用在50cm處達到農作物的需水量時，更加節約水資源；

所述數據傳輸處理模塊4包括壟頭單片機401、暗箱門GPS芯片402、傳動牽引單片機403、傳動牽引GPS芯片404、服務器405、濕度單片機406、濕度GPS芯片407、電腦終端408、電動蝶閥單片機409、壟頭無線收發芯片410、傳動牽引無線收發芯片411、濕度無線收發芯片412和電動蝶閥無線收發芯片413；所述服務器405與壟頭單片機401、傳動牽引單片機403、電動蝶閥單片機409、濕度單片機406分別通過相應的無線收發芯片(壟頭無線收發芯片410、傳動牽引無線收發芯片411、濕度無線收發芯片412和電動蝶閥無線收發芯片413)以無線的方式相連接；所述電腦終端408和服務器405均放置在農民的家中，并且電腦終端408與服務器405相連接，電腦終端用于顯示灌溉的視頻，掌握灌溉情況；

所述壟頭單片機401位于暗箱101內，分別與第一直流電機、第二直流電機、暗箱門GPS芯片402、壟頭無線收發芯片410、熱釋電紅外傳感器和暗箱門激光器連接，控制第一直流電機和第二直流電機的轉動；暗箱門GPS芯片402安裝在暗箱門直齒齒條附近；所述壟頭無線收發芯片410放置在壟頭單片機附近；所述傳動牽引單片機403位于傳動牽引小車空腔內的上部，分別與無線網絡攝像頭、傳動牽引GPS芯片404、傳動牽引無線收發芯片411、第三直流電機314和傳動牽引小車內部的兩個激光器及CCD傳感器連接；所述傳動牽引GPS芯片404固定在傳動牽引小車前方噴水導管315出水口的管壁上；所述傳動牽引無線收發芯片411放置在傳動牽引單片機附近；每個濕度單片機406均連接有一個濕度GPS芯片407、一個濕度傳感器和一個濕度無線收發芯片412，各自的濕度GPS芯片與各自的濕度單片機連接，同時每個濕度單片機均與服務器405通過無線收發芯片以無線的形式連接，一個濕度GPS芯片、一個濕度無線收發芯片和一個濕度單片機用防水塑料袋包裹住，埋在距離地表1m處，且位于各自濕度傳感器的正下方，用于在電腦終端408上顯示位置；每個正六邊形的邊長為1m，當濕度傳感器檢測水分百分比在10％以下時，可認為此時田地需要灌溉；當由任意邊長為1m的三條邊組成的三角形區域的三個頂點的濕度傳感器檢測到的水分百分比都達到預先設定的值時，可認為此三角形區域灌溉水量已達到要求，可以開始其他區域的灌溉；所述濕度無線收發芯片412放置在濕度單片機的附近；所述電動蝶閥單片機409放置在電動蝶閥的表面上，并且與電動蝶閥連接；所述電動蝶閥無線收發芯片413放置在電動蝶閥單片機的附近；

壟頭單片機的作用是傳遞和處理服務器傳來的指令數據，控制第一、二直流電機順時針和逆時針轉動，接收暗箱門GPS芯片的GPS1坐標，并將GPS1坐標這一數據傳遞給壟頭無線收發芯片，控制暗箱門后方的熱釋電紅外傳感器和暗箱門前方暗箱門激光器工作。

傳動牽引單片機的作用是傳遞和處理服務器傳來的指令數據，控制無線網絡攝像頭旋轉一定角度，控制第三直流電機順時針和逆時針轉動，接收傳動牽引GPS芯的GPS2坐標，并將GPS2坐標這一數據傳遞給傳動牽引無線收發芯片，控制傳動牽引模塊上的激光器和CCD傳感器工作。

電動蝶閥單片機的作用是處理服務器傳來的指令數據，控制電動蝶閥的打開程度，控制水速。

濕度單片機的作用是傳遞和處理服務器傳來的指令數據，接受濕度GPS芯片的GPS3坐標，并將GPS3坐標這一數據傳遞給濕度無線收發芯片，接收濕度傳感器檢測到的水分百分比數據，并將這一數據傳遞給濕度無線收發芯片，將濕度傳感器檢測到的水分百分比數據與水分百分比閾值進行比較，判斷灌溉水量是否達到灌溉要求。

服務器的作用是設置灌溉要求水量的閾值、傳輸控制指令、計算GPS坐標距離、計算角度、數據判斷、確定灌溉三角形區域、對不同農作物進行分類識別。服務器接收田地濕度傳感器矩陣中每個濕度傳感器的GPS3坐標，并且將數據傳遞給電腦終端，在電腦終端的用戶界面上的某塊地塊下方的顯示矩形框中在相應位置出現一個小黃點。服務器計算任意兩個濕度傳感器的GPS3坐標距離，當任意兩個濕度傳感器的距離為1m時，服務器發出指令給電腦終端，使電腦終端的用戶界面上某塊地塊下方的顯示矩形框中相對應的濕度傳感器小黃點之間連接一條淡實線段，從而在電腦終端的用戶界面上某塊地塊下方的顯示矩形框中形成若干個三角形區域并且顯示出田地濕度傳感器矩陣的輪廓。服務器接收田地濕度傳感器矩陣檢測到的水分百分比數值并發出指令給電腦終端，使電腦終端的用戶界面上某塊地塊下方的顯示矩形框中某一濕度傳感器所對應的小黃點上顯示此濕度傳感器檢測到的水分百分比所對應范圍的顏色。在灌溉時，服務器計算任意三個濕度傳感器之間的GPS3坐標距離，當距離均為1m時，將這三個濕度傳感器圈為一組，從而得到一個所圍成的三角形區域。在某一三角形區域中，服務器比較由一組濕度傳感器檢測到的三個水分百分比數值，服務器得到最小的水分百分比數值，并且服務器發出指令給電腦終端，使電腦終端的用戶界面上將此三角形區域的顏色變成最小水分百分比數值所在范圍內所對應的顏色。服務器將停止灌溉、設置不同的灌溉要求水量的閾值、控制流量、驅使第一、二和三直流電機轉動和旋轉無線網絡攝像頭這些指令數據以無線形式發出，以無線形式接收用于對不同農作物進行分類識別用的圖像數據、無線網絡攝像頭的視頻數據、濕度傳感器檢測到的水分百分比數據和傳動牽引小車的GPS坐標數據。

電腦終端的用戶界面中包括田地濕度傳感器矩陣模擬窗口，用于顯示地表以下的水分百分比和此時灌溉水位的位置。采用不同顏色來表示水分百分比，深藍色表示此處水分百分比為80％～100％，藍色表示此處水分百分比為60％～80％，淺藍色表示此處水分百分比為40％～60％，淺紅色表示此處水分百分比為20％～40％，紅色表示此處水分百分比為10％～20％，深紅色表示此處水分百分比為0％～10％。當由任意3條邊長為1m組成的三角形區域的三個頂點的濕度傳感器檢測到的水分百分比都達到預先設定的值時，可認為此三角形區域灌溉水量已達到要求，并且田地濕度傳感器矩陣模擬窗口就會將此三角形區域顯示成預先設定的值所在的水分百分比范圍的顏色；流量控制滑動塊控制用水流量；監控畫面窗口監視當前的灌溉情況；開始灌溉按鈕和停止灌溉按鈕；旋轉無線網絡攝像頭按鈕；電腦終端用戶界面安裝在用戶電腦上，用戶電腦與服務器相連接，服務器和無線收發芯片以無線的形式相連接。

混合種植的農田中不同農作物的需水量實際上是不同的，給不同種類的農作物設置不同的灌溉要求水量的閾值，例如：棉花全生育期總需水量是300-450立方米/畝，冬小麥全生育期總需水量是260-400立方米/畝，玉米全生育期總需水量是200-300立方米/畝，谷子全生育期總需水量是160-200立方米/畝。當在棉花地塊時，濕度傳感器檢測到的水分百分比為42％，可認為達到灌溉要求；在冬小麥地塊時，濕度傳感器檢測到的水分百分比為30％，可認為達到灌溉要求；在玉米地塊時，濕度傳感器檢測到的水分百分比為25％，可認為達到灌溉要求；在谷子地塊時，濕度傳感器檢測到的水分百分比為15％，可認為達到灌溉要求；這樣做起到既能合理灌溉、有利于不同農作物成長又能節約水資源的目的。

本發明中服務器內部數據處理過程是：

1、服務器得到暗箱所在處的地緣邊界的GPS1坐標(x1,y1)、傳動牽引小車的GPS2坐標(x2,y2)和每個濕度傳感器的GPS3的坐標(x3,y3)。(GPS坐標用(緯度，經度)的形式給出，在灌溉范圍上可近似為平面)

2、GPS坐標點之間距離的計算。

GPS1坐標(x1,y1)表示A點經緯度，GPS2坐標(x2,y2)表示B點經緯度；

A＝x1–x2為兩點緯度之差，B＝y1-y2為兩點經度之差；

6378137為地球半徑，單位為米；

3、正三角形區域中心GPSo坐標的計算。

設正三角形區域中心GPSo坐標為(x0,y0)。正三角形區域三個頂點的坐標分別為：GPS3a(xa,ya),GPS3b(xb,yb),GPS3c(xc,yc),分別計算GPSo與GPS3a的距離M,GPSo與GPS3b的距離N,GPSo與GPS3c的距離O，則解出正三角形區域中心GPSo坐標(x0,y0)。

4、三角形區域的中心GPSo坐標和傳動牽引小車的GPS2坐標的連線與傳動牽引小車行駛方向夾角角度的計算。

GPSo坐標為(x0,y0)、GPS2坐標(x2,y2)已知，則在GPS2的那條經線上存在GPS’(x0,y2)，并且GPSo與GPS’的連線與GPS2與GPS’的連線垂直。計算GPSo與GPS’的距離L1和GPS2與GPS’的距離L2。

規定：傳動牽引小車的行駛方向為從南向北，沿經線行駛，

GPSo的緯度x0小于x2，此時θ值大于0，

GPSo的緯度x0大于x2，此時θ值小于0，

GPSo的緯度x0等于x2，此時θ值等于0，

對不同農作物進行分類識別的算法如下：

1、無線網絡攝像頭旋轉服務器所計算的角度，使無線網絡攝像頭的拍攝方向正好指向將要灌溉的區域。

2、無線網絡攝像頭拍攝該區域的圖像，將圖像以無線形式傳送給服務器。

3、服務器對圖片進行預處理，壓縮圖像，去除無用的圖像部分，保留農作物的葉片圖像。

4、服務器對預處理的葉片圖像進行特征提取和選擇。

5、服務器用基于支持向量機的分類器進行識別。

6、服務器識別出農作物的種類，并且將此種農作物對應的灌溉要求水量的閾值以無線的形式傳遞給濕度單片機，用于判斷此種作物的灌溉水量是否達到要求。

實施例

本實施例混合農田的長度不限，寬為50m。灌溉一大塊田地需要有多個相同的本發明灌溉裝置平行灌溉才能灌溉完畢(此處只詳述其中一個)。混合型農田種植了棉花、玉米和谷子，它們的種植分布如圖10所示，灌溉過程如下：

1、農民打開電腦終端的用戶界面。

2、灌溉裝置進行初始化。

3、田地傳感器矩陣開始檢測水分百分比，并且將水分百分比數據和GPS3坐標傳遞給濕度單片機，濕度單片機接收到水分百分比數據和GPS3坐標后傳遞給濕度無線收發芯片，濕度無線收發芯片以無線形式將水分百分比數據和GPS3坐標發射出去。

4、服務器接受到水分百分比數據和GPS3坐標，發送指令給用戶電腦，在某塊地塊下方的顯示矩形礦中的顯示出小黃點，并且在小黃點處顯示此水分百分比所在范圍內所對應的顏色。

5、當濕度傳感器檢測水分百分比在10％以下時，可認為此時田地需要灌溉。因此服務器統計深紅點的個數，若深紅點的個數超過總數的1/2時，可認為此塊田地需要灌溉。

6、當田地需要灌溉時，服務器將開始灌溉的指令以無線形式發送出去，壟頭單片機的壟頭無線收發芯片接收這一指令，并且將這一指令傳遞給壟頭單片機，此時壟頭單片機給第一直流電機發送順時針轉動的指令，暗箱門直齒齒輪開始順時針轉動，暗箱門直齒齒輪嚙合暗箱門直齒齒條103，暗箱門102緩緩拉下，并且熱釋電紅外傳感器和暗箱門激光器供電，暗箱門激光器發出激光光束。

7、當暗箱門運動到最低端時，暗箱門恰好遮擋住激光光束，熱釋電紅外傳感器將一個低電平傳遞給壟頭單片機，壟頭單片機發出兩個指令：a、第一直流電機停止轉動；b、第二直流電機107開始順時鐘轉動，傳送帶108開始順時針轉動，傳導螺旋106的轉動軸開始順時針轉動，傳導螺旋推拉滑塊105開始向后運動，兩個滑動塊209開始相互靠近，相互交叉的剪刀狀平面伸縮連桿202之間的夾角變小，傳動模塊2伸長，致使傳動牽引模塊3駛離暗箱1，駛向地里。固定棒104起支撐和定向的作用，由于傳導螺旋推拉滑塊始終垂直于傳動模塊，因此傳動模塊只能沿垂直于傳導螺旋推拉滑塊的方向前后運動。滑動塊的滾珠207和帶軸滾珠208起減少摩擦力的作用。彈簧210主要起拉動滑動塊使其能回到原來位置的作用。

8、本次具體實例中傳動牽引模塊3的行駛路線為棉花與谷子的分界線，并且此分界線與正六邊形的豎直中心線重合。傳動牽引模塊的噴水導管315所能噴射出的水流的最長水平距離為2m，噴射范圍夾角最大為120°，灌溉方向是從左向右。傳動牽引模塊沿著此分界線向前行進，服務器接收GPS1的坐標值和不斷收集傳動牽引小車的GPS2坐標并且計算傳動牽引小車與GPS1的距離。當服務器計算距離為48m時，服務器發出第二直流電機停止轉動的指令，傳動模塊不在伸長，傳動牽引模塊停止前進。

9、在以傳動牽引小車為圓心，半徑為2m，圓心角為120°的傳動牽引小車前方的扇形區域中，服務器得到此區域內所有三角形區域頂點的GPS3坐標，得到每個三角形區域的中心GPSo坐標，服務器計算中心GPSo坐標與傳動牽引小車GPS2坐標的距離，在灌溉方向是從左向右的規則下，服務器取這些距離中最大的距離所對應的三角形區域為最先灌溉的區域，服務器計算將要灌溉的三角形區域的中心GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ。

10、服務器以無線形式發出無線網絡攝像頭303逆時針旋轉步驟9中服務器計算出的GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ的指令，并且將指令傳遞給傳動牽引無線收發芯片,傳動牽引無線收發芯片收到指令后，將指令送給傳動牽引單片機，傳動牽引單片機控制無線網絡攝像頭的低功率電機，使低功率電機逆時針旋轉GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ，這樣無線網絡攝像頭的拍攝方向就朝向了將要灌溉的三角區域的方向，然后服務器發出打開無線網絡攝像頭的指令，無線網絡攝像頭便開始了拍攝，并且無線網絡攝像頭將拍攝到的圖像以無線的形式傳遞給服務器，服務器將這些數據傳遞給電腦終端，此時在電腦終端的用戶界面上的監控畫面下方的矩形顯示框中顯示拍攝的畫面。然后服務器對拍攝的圖像進行處理識別，識別出此三角形區域的農作物的種類。

11、識別出農作物的種類是玉米，此時農民才能按住旋轉無線網絡攝像頭按鈕隨意旋轉無線網絡攝像頭觀察灌溉情況。服務器把玉米灌溉要求閾值25％傳遞給濕度無線收發芯片，濕度無線收發芯片再將這一數據傳遞給濕度單片機。

12、服務器發出第三直流電機314逆時針旋轉和傳動牽引模塊中的兩個激光器311、CCD傳感器312打開的指令，傳遞給傳動牽引單片機的傳動牽引無線收發芯片，傳動牽引無線收發芯片收到指令后，將指令傳遞給傳動牽引單片機，兩個激光器、CCD傳感器開始正常工作，傳動牽引單片機控制第三直流電機314開始逆時針旋轉，此時在CCD傳感器上有兩個激光點光斑，CCD傳感器上正中間的激光點光斑是固定在傳動牽引小車頂部的激光器發射激光光束形成的，而另一個激光點光斑是導水轉動軸310上方的激光器發射激光光束形成的，并且這個激光點光斑在不斷向左運動，CCD傳感器實時將圖像傳遞給服務器，服務器實時計算這兩個激光點光斑之間的水平距離，再根據水平距離計算偏轉角度，算法如下：兩個激光點光斑之間的水平距離為D，導水轉動軸距CCD傳感器的水平距離為H，偏轉角度為β，

規定:導水轉動軸上方的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值小于固定在傳動牽引小車頂部的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值，β大于0；導水轉動軸上方的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值大于固定在傳動牽引小車頂部的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值，β小于0；導水轉動軸上方的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值等于固定在傳動牽引小車頂部的激光器發射激光光束在CCD傳感器上形成的激光點光斑的橫坐標值，β等于0；

當β＝GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ時，服務器發出第三直流電機停止轉動的指令，此時導水噴管也指向了將要灌溉的三角區域。

13、服務器根據將要灌溉的三角形區域的中心GPSo坐標與傳動牽引小車GPS2坐標的距離L計算噴水導管出水口的流速V。算法如下：噴出的水在空中形成平拋曲線，導水噴管的圓形出水口的圓心距離地面的高度為K，

g為重力加速度；

L＝Vt；

從中能計算出服務器將流速V以無線形式發射給電動蝶閥無線收發芯片，電動蝶閥無線收發芯片接收這一數值，并且把這一數值傳遞給電動蝶閥單片機，電動蝶閥單片機控制電動蝶閥，電動蝶閥調整閥口大小，使導水噴管出水處的流速為V。

14、開始灌溉此三角區域，當三個濕度傳感器檢測到的水分百分比都為25％，此三角形區域達到灌溉要求，并且在某塊地塊下方的矩形顯示框中將此三角形區域的顏色變成水分百分比為25％所在的水分百分比范圍的顏色，表示此三角形區域灌溉完畢。

15、此三角形區域灌溉完畢后，服務器發送關閉電動蝶閥的指令，電動蝶閥關閉，停止灌溉。灌溉順序按下圖11進行，S1→S2→S3→S4→S5→S6→S7→S8……。

為了傳動牽引小車能夠移動，不陷入泥土中，當三角形中心GPSo坐標與傳動牽引小車GPS2坐標的距離小于等于時，對該三角形區域不進行灌溉。

在灌溉方向是從左向右的情況下，在以傳動牽引小車為圓心，半徑為2m，圓心角為120°的傳動牽引小車前方的扇形區域中，與本次灌溉的三角形區域的中心坐標距離最短的三角形區域為下次將要灌溉的三角形區域。

16、對下一個三角形區域進行灌溉，重復步驟10、步驟11、步驟12、步驟13、步驟14、步驟15，直至第一層灌溉完畢。第一層灌溉完畢的標志是最后灌溉的三角形區域的中心GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ加上每一層第一次灌溉的三角形區域的中心GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ等于0。服務器將每次三角形灌溉的中心GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ與第一次灌溉的三角形區域的中心GPSo和GPS2的連線與傳動牽引小車行駛方向的夾角度數θ進行求和，如果和等于0，則服務器判斷第一層灌溉完畢。

17、當第一層灌溉完畢時，服務器發出第二直流電機逆時針轉動的指令，傳導螺旋的轉動軸逆時針轉動，傳導螺旋推拉滑塊向前運動，傳動模塊收縮，傳動牽引小車向后運動，服務器實時計算GPS2與GPS1的距離，并判斷距離是否等于47m。

18、當距離等于47m時，服務器發出第二直流電機停止轉動的指令。開始第二層的灌溉，此時重復步驟10、步驟11、步驟12、步驟13、步驟14、步驟15、步驟16、步驟17，傳動牽引小車每次后退1m，因此判斷距離依次為48m，47m，46m······0m，直至整塊田地灌溉完畢。在傳動牽引小車后退中，對不同農作物進行分類識別,識別出的農作物為棉花或谷子，服務器會把相應農作物的灌溉要求閾值傳遞給濕度單片機。

19、田地灌溉完畢后，傳動牽引小車退回暗箱之中，服務器發出停止灌溉的指令，傳動牽引單片機接受到指令后，關閉無線網絡攝像頭，傳動牽引GPS芯片、CCD傳感器和兩個激光器停止工作。濕度單片機接受到指令后，田地濕度傳感器矩陣停止檢測水分百分比。電動蝶閥單片機接受到指令后，電動蝶閥關閉。壟頭單片機接受到指令后，第二直流電機停止轉動，第一直流電機開始逆時針轉動并且服務器開始計時，暗箱門開始向上運動，當上升運動時間等于下降所用時間時，第一直流電機停止轉動，暗箱門關閉。至此該裝置完成灌溉任務。

本發明中所述前后左右等方位詞是一個相對概念，以傳動牽引模塊3所在方向為前，以傳導螺旋106所在方向為后，以傳動牽引壁門308所在方向為右，以牽引直齒齒條313所在方向為左。

需要強調的是，本發明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發明包括并不限于具體實施方式中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本發明的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發明保護的范圍。

本發明未述及之處適用于現有技術，所涉及的元器件均可通過商購獲得。