基于物联网的智慧农业监控系统

技术领域

本发明属于农作物水培监控技术领域，具体是基于物联网的智慧农业监控系统。

背景技术

随着农业种植技术的快速发展，出现了多种有别于传统农业种植的方法，其中水培种植就是其中的一种，水培是采用现代生物工程技术，运用物理、化学、生物工程手段，对普通的植物、花卉进行驯化。因为照顾方便、价格便宜、干净、花叶生长健康、能达到鱼花共赏画面，目前，随着科学技术的提高水培植物逐渐发展，使用各种营养液对植物生长所需的各种营养物质进行补充，从而保证水培植物的生长。

为了保障农作物在水培过程中的健康生长，需要对水培过程进行实时监控，实现最大程度的降低管理人员的负担，避免因为人工监测造成的数据监控不及时，导致出现水培问题；因为本发明提供了基于物联网的智慧农业监控系统，用于解决农作物水培种植过程中的监控问题。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了基于物联网的智慧农业监控系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于物联网的智慧农业监控系统，包括模型模块、规划模块、数据处理模块和服务器；

所述模型模块用于根据农作物水培信息建立水培数据模型；所述规划模块用于对现有的数据监控设备进行规划和补充；

所述数据处理模块用于进行数据采集处理，具体方法包括：

获取水培数据模型，进行数据采集比较，获得对应的比较结果和数值采集数据，根据获得的比较结果在水培数据模型中进行区别标记；识别水培数据模型中的区域边界，获取单元水培区域，将数值采集数据中的数据标记为单一数据，将单一数据标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；计算单一数据代表值，将单一数据代表值标记为Pi，计算各个单一数据的权重，将单一数据权重标记为Li，根据综合值公式

进一步地，规划模块的工作方法包括：

获取水培数据模型，识别水培数据模型中具有的监控采集设备信息，根据水培数据模型识别各种监控采集设备所需要进行监控采集的区域，标记为监控采集区，并打上对应的采集标签；

识别对应监控采集设备的监控采集区域，标记为已有采集区域，将已有采集区域在对应的监控采集区进行标记，基于农作物水培种植要求建立补充模型，通过补充模型对监控采集区域进行分析，获得对应的监控补充区域，根据获得的监控补充区域设置对应的监控采集设备。

进一步地，计算各个单一数据的权重的方法包括：

根据水培数据模型和地区位置建立环境问题库，识别环境问题库中的水培环境问题，提取水培环境问题中的关键词，建立关键词组，设置目标关键词表，根据目标关键词表对关键词组进行标记，并打上对应单一数据的标签，将所有的关键词组进行整合，获得关键词集；

根据权重值公式获得对应单一数据权重代表值，根据各个单一数据权重代表值计算对应的权重占比，获得单一数据的权重。

进一步地，权重值公式为

进一步地，进行数据采集比较的方法包括：

在水培数据模型中设置比对单元，识别各个监控采集设备种类，设置对应的数据警戒值，建立监控警戒值表，实时获取各个监控采集设备的采集数据，将获取的采集数据在水培数据模型中的对应位置上进行更新显示；对比单元对水培数据模型中对应的显示数据进行比较。

进一步地，比对单元的工作方法包括：

识别水培数据模型中对应监控采集设备的采集数据种类，根据识别的采集数据种类将采集数据分为直接数据和间接数据，建立数据转化模型，通过数据转化模型将间接数据转化为对应的数据类别数值；将获得的数据类别数值和直接采集数据整合为数值采集数据，将数值采集数据与监控警戒值表中的对应数据进行比较，并将不满足对应数据警戒值的监控采集设备在水培数据模型中进行区别标记。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过模型模块建立水培数据模型，便于管理人员对水培现场具有一个直观了解，并通过与数据处理模块相配合，实时显示各个位置的采集数据，并将分析结果在水培数据模型中进行相应的显示，实现对水培种植的智能化管理，帮助管理人员及时的发现不合格数据；通过设置规划模块，对现有的数据监控设备进行规划和补充，完善当前的水培种植的监控体系，实现对水培种植的全面监控。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，基于物联网的智慧农业监控系统，包括模型模块、规划模块、数据处理模块和服务器；

所述模型模块用于根据农作物水培信息建立水培数据模型，农作物水培信息包括设备组装图纸、农作物种类、种植位置等在本申请中将会用到的可以直接获取的信息；水培数据模型即为三维数据模型，具体的如何根据农作物水培信息建立水培数据模型为本领域常识，因此不进行详细叙述。

所述规划模块用于对现有的数据监控设备进行规划和补充，具体方法包括：

获取水培数据模型，识别水培数据模型中具有的监控采集设备信息，包括用途、种类、位置、监控采集区域等信息，如水质监控采集设备、图像采集设备、温度监控设备等；根据水培数据模型识别各种监控采集设备所需要进行监控采集的区域，标记为监控采集区，并打上对应的采集标签；

识别对应监控采集设备的监控采集区域，标记为已有采集区域，将已有采集区域在对应的监控采集区进行标记，基于农作物水培种植要求建立补充模型，通过补充模型对监控采集区域进行分析，获得对应的监控补充区域，根据获得的监控补充区域设置对应的监控采集设备。

农作物水培种植要求即为对应种植物的水培要求和注意事项，如监控采集范围、间隔等要求，补充模型是通过神经网络模型进行训练建立的，具体的建立和训练过程为本领域常识。

所述数据处理模块用于进行数据采集处理，具体方法包括：

获取水培数据模型，进行数据采集比较，获得对应的比较结果和数值采集数据，根据获得的比较结果在水培数据模型中进行区别标记；管理人员通过在水培数据模型中实时了解到对应的监控数据和监控结果；

识别水培数据模型中的区域边界，获取单元水培区域，即为区域边界内的区域；将数值采集数据中的数据标记为单一数据，即为单元水培区域内同种类的数据为单一数据，如温度数据、水质数据、根茎数据；将单一数据标记为i，其中i＝1、2、……、n，n为正整数；计算单一数据代表值，将单一数据代表值标记为Pi，计算各个单一数据的权重，将单一数据权重标记为Li，根据综合值公式

阈值区间是由专家组进行实际水培情况进行设置的。

水培数据模型中的区域边界指的是不同水培槽的边界，因为水培种植一般采用一个个的隔绝的水培槽或水培箱进行水培种植，即为识别的为物理边界。

计算单一数据代表值的方法为：

识别单一数据种类和对应的数值数量，根据现有的数学统计方法进行数据统计，获得对应的代表值，因为单一数据均为数值，可以根据数据种类采用平均数、方差等数学统计方法进行计算，具有对应的数学统计方法由专家组根据水培数据模型进行设置。

计算各个单一数据的权重的方法包括：

根据水培数据模型和地区位置建立环境问题库，识别环境问题库中的水培环境问题，提取水培环境问题中的关键词，建立关键词组，设置目标关键词表，根据目标关键词表对关键词组进行标记，并打上对应单一数据的标签，将所有的关键词组进行整合，获得关键词集；

根据权重值公式

其中，g为单一数据对应的目标关键词，j为关键词组，m为关键词组的数量，BZj为关键词组对应的环境问题在关键词集中的占比，如关于温度问题的关键组数量在关键词集中的占比，确定对应的环境问题问本领域常识；Gjg为关键词组中对应目标关键词的数量；b1、b2、b3均为比例系数，取值范围为0

进行数据采集比较的方法包括：

在水培数据模型中设置比对单元，识别各个监控采集设备种类，设置对应的数据警戒值，建立监控警戒值表，实时获取各个监控采集设备的采集数据，将获取的采集数据在水培数据模型中的对应位置上进行更新显示；对比单元对水培数据模型中对应的显示数据进行比较。

设置对应的数据警戒值可以根据种植要求和规范直接获取或者由人工根据实际情况进行调整设置。

比对单元的工作方法包括：

识别水培数据模型中对应监控采集设备的采集数据种类，因为采集数据有多种类型，对应如温度、水质参数等数据可以进行直接比较，但是对于如根茎的图像采集数据就不能进行直接的数据比较，需要先进行相应的数据处理，获得对应的数值后再进行比较；根据识别的采集数据种类将采集数据分为直接数据和间接数据，直接数据指的是可以直接进行数据比较的采集数据，间接数据指的是需要先进行处理后再进行比较的数据；

建立数据转化模型，通过数据转化模型将间接数据转化为对应的数据类别数值；将获得的数据类别数值和直接采集数据整合为数值采集数据，将数值采集数据与监控警戒值表中的对应数据进行比较，并将不满足对应数据警戒值的监控采集设备在水培数据模型中进行区别标记。

数据转化模型用于将对应的间接数据处理为对应的数据类别数值，可以直接获取现有的对应处理模型，如图像处理模型，识别间接数据中的根茎长度、颜色等数据，再进行对应的赋值，对于无法获得的数据转化模型，基于CNN网络或DNN网络进行建立，具体的建立和训练过程为本领域常识。

根据水培数据模型和地区位置建立环境问题库指的是获取与当前水培环境、流程、地理位置相似的历史水培问题数据，进而整合建立环境问题库，历史水培问题数据就是在水培过程中出现种植问题的数据，如温度失衡导致水培失败、水质问题导致水培失败等数据。

设置目标关键词表就是根据单一数据进行设置的，如温度关键词、根茎关键词等。

在另一实施例中，为了进一步地利用单一数据代表值和综合值，方便管理人员进行后续水培调整，进行如下步骤：

当综合值不满足阈值区间时，将对应的单一数据代表值和综合值整合转化为区域矢量，建立水培调整库，将区域矢量输入到水培调整库中进行匹配，获得对应的水培调整方案，根据获得的水培调整方案进行调整。

建立水培调整库的方法包括：

根据可能具有的区域矢量由专家组编制对应的水培调整方案，因为很多的区域矢量是可以使用同一个水培调整方案的，所以可以采用人工的方式进行编制，将各个水培调整方案对应的区域矢量映射到向量空间中，形成匹配向量空间；

当识别到输入进来的区域矢量时，将其输入到向量空间中进行匹配，获得对应的水培调整方案。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。