一种基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统

技术领域

本发明属于农田管理领域，特别是涉及一种基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统。

背景技术

数字乡村是伴随网络化、信息化和数字化在农业农村经济社会发展中的应用，以及农民现代信息技能的提高而内生的农业农村现代化发展和转型。随着新农村和物联网概念的兴起，数字乡村概念逐渐发展起来，要求对乡村管理过程中的数据进行实时采集和反馈。

现有的数字乡村构建方案中对于农田数据的获取来源通常较为单一，往往无法全面反映农田作物的生长状态，导致农田管理的效果不佳，田灾频发，因此亟需一种进行多方位数据采集与分析的数字乡村构建方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统，包括多源数据采集模块、云端数据库、农田评估模块、田灾预警模块、综合处理平台；

所述多源数据采集模块用于采集传输多源数据；

所述云端数据库用于对所述多源数据进行整合与存储；

所述农田评估模块用于根据所述多源数据进行农田健康状态评估，获取农田健康状态与农田处理指令；

所述田灾预警模块用于根据所述多源数据以及所述农田健康状态进行农田灾害预警，获取预警指令；

所述综合处理平台用于根据所述农田处理指令与所述预警指令进行农田管理。

可选地，所述多源数据包括农田作物图像、空气温湿度、土壤温湿度、农田水流量；

所述农田作物图像中包括农作物植株图像与虫害植株图像；

所述多源数据采集模块包括摄像装置、温度传感器、湿度仪、地温计、土壤湿度传感器、电磁水流量计。

可选地，所述云端数据库获取所述多源数据的采集时间，并根据所述采集时间对所述多源数据进行分类存储。

可选地，所述农田评估模块通过所述云端数据库获取所述多源数据中的农田作物图像，根据所述农田作物图像获取农作物的植株数量，并对所述农田作物图像中出现虫害的植株进行特征提取，获取虫害植株数量，计算所述虫害植株数量与所述植株数量的比值，根据所述比值进行农田灾害预测。

可选地，当所述虫害植株数量与所述植株数量的比值小于或等于20％时，所述农田评估模块判断农田健康状态“良好”，当所述虫害植株数量与所述植株数量的比值大于20％且小于30％时，判断农田健康状态“不佳”，当所述虫害植株数量与所述植株数量的比值大于或等于30％时，判断所述农田健康状态“较差”。

可选地，当判断所述农田健康状态“较差”时，所述农田评估模控制所述田灾预警模块生成虫灾预警指令发送至所述综合处理平台。

可选地，所述农田评估模块通过所述云端数据库获取所述多源数据中的空气温湿度与土壤温湿度，分别构建所述空气温湿度与所述土壤温湿度随时间的变化曲线，获取空气温湿度变化曲线与土壤温湿度变化曲线，根据两组变化曲线获取空气与土壤温湿度的变化规律，根据所述变化规律进行空气与土壤温湿度预测，获取预测值，当所述多源数据中的空气温湿度与土壤温湿度小于所述预测值时，所述农田评估模块生成灌溉指令，当所述多源数据中的空气温湿度与土壤温湿度大于所述预测值时，所述农田评估模块生成人工照射指令。

可选地，所述田灾预警模块通过所述云端数据库获取所述多源数据中的农田水流量，同时获取所述农田评估模块的预测值，根据所述预测值获取流量最大值，当所述农田水流量超出所述流量最大值时，生成涝灾预警指令。

可选地，所述综合处理平台包括若干组灌溉工具与太阳能灯组；当获取虫灾预警指令时，所述综合处理平台执行灭虫处理；当获取灌溉指令时，所述综合处理平台进行农田灌溉；当获取人工照射指令时，所述综合处理平台进行农田人工照射；当获取涝灾预警指令时，所述综合处理平台停止农田灌溉。

本发明的技术效果为：

本发明通过多种检测仪器获取不同来源的农田数据，对多源数据进行统一存储，并针对不同数据采用不同的分析方法进行处理，实现了农田健康状态的评估与农田灾害的预警，最后根据评估结果与预警类型对农田进行管理，实现了数字乡村的智能化。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本实施例中提供一种基于空天地多源数据融合的数字乡村构建系统，包括多源数据采集模块、云端数据库、农田评估模块、田灾预警模块、综合处理平台；具体地：

本实施例所述的多源数据包括农田作物图像、空气温湿度、土壤温湿度、农田水流量，农田作物图像中包含农作物的植株数量与发生虫害的植株图像，多源数据采集模块中包括用于获取所述农田作物图像的高清摄像装置、用于检测空气温度值的温度传感器、用于获取检测空气湿度的湿度仪、用于检测土壤温度的地温计、用于检测土壤湿度的湿度传感器以及用于检测灌溉水流量的电磁水流量计，通过上述仪器获取多源数据后，将多源数据传输至云端数据库进行存储。

接收多源数据后，云端数据库分别对不同类型的数据进行整合与存储，对于传感器数据使用亢余存储的方式，对每一帧数据，如果某个传感器的帧率较低，无法获取检测数据，则存储最邻近上一帧的数据。同时按照采集时间的先后对数据进行整合，便于评估分析过程节省计算量。

农田评估模块用于根据云端数据库存储的多源数据进行农田健康状态评估；具体过程包括：农田评估模块通过云端数据库获取所述多源数据中的农田作物图像，根据所述农田作物图像获取农田中作物的植株数量，并识别虫害位置，根据虫害位置对农田作物图像中出现虫害的植株进行特征提取，获取虫害植株数量，最后计算虫害植株数量占所述植株数量的比例，根据计算获取的比例进行农田灾害预测。

作为本发明的一种较佳实施方式，当虫害植株数量占植株数量的比例小于或等于20％时，所述农田评估模块则判断农田健康状态为“良好”，当所述虫害植株数量占所述植株数量的比例大于20％且小于30％时，则判断农田的健康状态为“不佳”，当所述虫害植株数量与所述植株数量的比值大于或等于30％时，则判断所述农田健康状态“较差”，此时评估模块判断需要对农田进行灭虫处理，控制田灾预警模块生成虫灾预警指令发送至综合处理平台。

农田评估模块还可实现环境温湿度的分析预测，具体步骤为：农田评估模块获取云端数据库中存储的空气温湿度与土壤温湿度，根据两组数据分别构建空气温湿度与土壤温湿度随时间的变化曲线，对两组变化曲线进行分析，获取空气与土壤温湿度的变化规律，并根据变化规律进行空气与土壤温湿度的预测，获取预测值。获取预测值后，当后续传输的多源数据中的空气温湿度与土壤温湿度小于预测值时，此时则判断农田需要进行补水措施，所述农田评估模块生成灌溉指令传输至综合处理模块，当空气温湿度与土壤温湿度大于所述预测值时，此时判断农田需要光照措施，所述农田评估模块生成人工照射指令传输至综合处理模块。

田灾预警模块可通过云端数据库存储的水流量数据控制农田灌溉的时间，具体地：田灾预警模块获取所述多源数据中的农田水流量数据，同时获取所述农田评估模块对于空气与土壤温湿度的预测值，根据预测值进行分析，获取农田水流量允许达到的最大值，若当前检测到的农田水流量超出最大值时，则判断农田即将发生涝灾，此时田灾预警模块生成涝灾预警指令传输至综合处理平台。

作为本发明的一种较佳实施方式，综合处理平台中包括若干组灌溉工具与太阳能灯组，农田管理的措施具体包括：当获取虫灾预警指令时，对农田执行灭虫处理，包括人工灭虫、化学灭虫、生物灭虫；当获取灌溉指令时，所述综合处理平台启动灌溉工具进行农田灌溉；当获取人工照射指令时，所述综合处理通过太阳能灯组进行对农田人工照射；当获取涝灾预警指令时，所述综合处理平台控制灌溉工具停止运行。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。