一种智慧农业土壤管理方法及系统

技术领域

本发明涉及智慧农业系统的技术领域，具体涉及一种智慧农业土壤管理方法及系统。

背景技术

随着中国生态治理及农业发展的现代化的进行，需要更多的区域种植树木和草场，耕地面积将有所减少，因此，必须提高土地的使用效率，随着技术的发展，特别是通讯技术发展与物联网技术的发展，为有效提高土地的利用率提供的便利条件。农业是国民经济中一个重要产业部门，是以土地资源为生产对象的部门，是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业。

目前农业种植中人们在判断土壤和地域环境时，一般人们都是通过经验判断的，通过经验判断的数据并不准确，很有肯能会影响作物的种植，而且比较浪费时间，所以急需一种可帮助人们检测准确的土壤数据，甚至对土壤进行管理的系统。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种智慧农业土壤管理方法及系统。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

第一方面，本发明公开一种智慧农业土壤管理方法，包括以下步骤：

步骤S1：接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；

步骤S2：分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；

步骤S3：从当前土壤信息中提取营养元素含量；

步骤S4：将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；

步骤S5：针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；

步骤S6：向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

作为第一方面的优选实施方式，所述分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据，具体包括以下子步骤：

获取地点坐标信息；

启动该地点对应的土壤调控设备；

向对应的土壤调控设备发出数据采集指令；

获取来自土壤调控设备所采集的实时的光照度、土壤类型、土壤温度、土壤湿度、作物类型、植皮类型、风速、风向、地形坡度和降雨量；

将实时的光照度、温度、湿度、风速、风向和降雨量整合为环境数据；

基于环境数据，计算出元素流失因子。

作为第一方面的优选实施方式，所述营养元素含量包括大量营养元素、中量营养元素、微量营养元素和有益的含量；

所述大量营养元素包括氮、磷和钾；

所述中量营养元素包括钙、镁和硫，所述微量营养元素包括铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯；

所述有益元素包括钠、硅和钴。

作为第一方面的优选实施方式，所述元素流失因子包括降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、植被和作物管理因子以及土壤保持措施因子；

所述元素衰减预测模型具体为：

W＝R*K*LS*C*P；

其中，所述W为元素变化预测结果，所述R为降雨侵蚀力因子，所述K为土壤可蚀性因子，所述LS为坡长坡度因子，所述C为植被和作物管理因子，所述P为土壤保持措施因子。

作为第一方面的优选实施方式，所述针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案，具体包括以下子步骤：

获取预设的元素需求表；

基于该地点的作物类型，从元素需求表中查询对应的元素需求数据；

获取元素衰减预测模型输出的元素变化预测结果；

基于元素需求数据及元素变化预测结果进行运算，生成元素补充方案，所述元素补充方案包括补充时间、补充次数、肥料类型和肥料补充量；

将元素补充方案传输至土壤调控设备，以使其执行元素补充方案的具体计划。

第二方面，本发明还公开一种智慧农业土壤管理系统，包括：

土壤数据模块M1，用于接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；

环境数据模块M2，用于分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；

元素提取模块M3，用于从当前土壤信息中提取营养元素含量；

变化预测模块M4，用于将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；

方案生成模块M5，用于针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；

方案发送模块M6，用于向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

作为第二方面的优选实施方式，所述环境数据模块M2在运行时，具体执行：

获取地点坐标信息；

启动该地点对应的土壤调控设备；

向对应的土壤调控设备发出数据采集指令；

获取来自土壤调控设备所采集的实时的光照度、土壤类型、土壤温度、土壤湿度、作物类型、植皮类型、风速、风向、地形坡度和降雨量；

将实时的光照度、温度、湿度、风速、风向和降雨量整合为环境数据；

基于环境数据，计算出元素流失因子。

作为第二方面的优选实施方式，所述营养元素含量包括大量营养元素、中量营养元素、微量营养元素和有益的含量；

所述大量营养元素包括氮、磷和钾；

所述中量营养元素包括钙、镁和硫，所述微量营养元素包括铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯；

所述有益元素包括钠、硅和钴。

作为第二方面的优选实施方式，所述元素流失因子包括降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、植被和作物管理因子以及土壤保持措施因子；

所述元素衰减预测模型具体为：

W＝R*K*LS*C*P；

其中，所述W为元素变化预测结果，所述R为降雨侵蚀力因子，所述K为土壤可蚀性因子，所述LS为坡长坡度因子，所述C为植被和作物管理因子，所述P为土壤保持措施因子。

作为第二方面的优选实施方式，所述方案生成模块M5在运行时，具体执行：

获取预设的元素需求表；

基于该地点的作物类型，从元素需求表中查询对应的元素需求数据；

获取元素衰减预测模型输出的元素变化预测结果；

基于元素需求数据及元素变化预测结果进行运算，生成元素补充方案，所述元素补充方案包括补充时间、补充次数、肥料类型和肥料补充量；

将元素补充方案传输至土壤调控设备，以使其执行元素补充方案的具体计划。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明创造性地，提出了一种将分布在各地的土壤调控设备联合调控的土壤管理方法，通过对土壤以及环境的实时数据监测，并结合元素衰减预测模型，得到土壤中元素流失的预测结果，基于土壤中各元素的流失预测，制定相应的元素补充方案，以取代现有技术中通过农户肉眼判断以及经验去不准确地调理土壤的方式。通过本发明，能够将各地区不同的数据归类，大量的数据协助下，能够得到针对性的补充方案，以使不同环境、不同土壤且不同种类的作物均能得到合理的土壤环境，对农户的经验要求大大降低，并且能使作物的生长状况得到显著的提升。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的智慧农业土壤管理方法的流程示意图；

图2是本发明的智慧农业土壤管理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

访问设备和服务器可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接。访问设备可以是终端，也可以是服务器。访问设备上运行了目标应用。目标应用是能够向服务器发起数据请求的应用程序，如社交应用、支付应用、游戏应用等。服务器可以是目标应用提供服务的应用服务器，也可以是区别与目标应用所对应应用服务器的代理服务器。服务器用于识别每个访问设备是否属于恶意设备，对来自恶意设备的数据报文进行拦截。当服务器为代理服务器时，代理服务器将不属于来自恶意设备的数据报文转发至应用服务器。终端具体可以是台式终端或移动终端，移动终端具体可以智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机、智能音箱、智能手表等，但并不局限于此。服务器与服务器分别可以是独立的物理服务器，也可以是多个物理服务器构成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、CDN、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

实施例1

如图1所示，第一方面，本发明实施例公开一种智慧农业土壤管理方法，包括以下步骤：

步骤S1：接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；

步骤S2：分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；

步骤S3：从当前土壤信息中提取营养元素含量；

步骤S4：将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；

步骤S5：针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；

步骤S6：向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

作为第一方面的优选实施方式，所述分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据，具体包括以下子步骤：

获取地点坐标信息；

启动该地点对应的土壤调控设备；

向对应的土壤调控设备发出数据采集指令；

获取来自土壤调控设备所采集的实时的光照度、土壤类型、土壤温度、土壤湿度、作物类型、植皮类型、风速、风向、地形坡度和降雨量；

将实时的光照度、温度、湿度、风速、风向和降雨量整合为环境数据；

基于环境数据，计算出元素流失因子。

作为第一方面的优选实施方式，所述营养元素含量包括大量营养元素、中量营养元素、微量营养元素和有益的含量；

所述大量营养元素包括氮、磷和钾；

所述中量营养元素包括钙、镁和硫，所述微量营养元素包括铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯；

所述有益元素包括钠、硅和钴。

作为第一方面的优选实施方式，所述元素流失因子包括降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、植被和作物管理因子以及土壤保持措施因子；

所述元素衰减预测模型具体为：

W＝R*K*LS*C*P；

其中，所述W为元素变化预测结果，所述R为降雨侵蚀力因子，所述K为土壤可蚀性因子，所述LS为坡长坡度因子，所述C为植被和作物管理因子，所述P为土壤保持措施因子。

作为第一方面的优选实施方式，所述针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案，具体包括以下子步骤：

获取预设的元素需求表；

基于该地点的作物类型，从元素需求表中查询对应的元素需求数据；

获取元素衰减预测模型输出的元素变化预测结果；

基于元素需求数据及元素变化预测结果进行运算，生成元素补充方案，所述元素补充方案包括补充时间、补充次数、肥料类型和肥料补充量；

将元素补充方案传输至土壤调控设备，以使其执行元素补充方案的具体计划。

本发明创造性地，提出了一种将分布在各地的土壤调控设备联合调控的土壤管理方法，通过对土壤以及环境的实时数据监测，并结合元素衰减预测模型，得到土壤中元素流失的预测结果，基于土壤中各元素的流失预测，制定相应的元素补充方案，以取代现有技术中通过农户肉眼判断以及经验去不准确地调理土壤的方式。通过本发明，能够将各地区不同的数据归类，大量的数据协助下，能够得到针对性的补充方案，以使不同环境、不同土壤且不同种类的作物均能得到合理的土壤环境，对农户的经验要求大大降低，并且能使作物的生长状况得到显著的提升。

本实施例所述的智慧农业土壤管理方法的其它步骤参见现有技术。

实施例2

如图2所示，第二方面，本发明实施例公开一种智慧农业土壤管理系统，包括：

土壤数据模块M1，用于接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；

环境数据模块M2，用于分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；

元素提取模块M3，用于从当前土壤信息中提取营养元素含量；

变化预测模块M4，用于将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；

方案生成模块M5，用于针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；

方案发送模块M6，用于向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

作为第二方面的优选实施方式，所述环境数据模块M2在运行时，具体执行：

获取地点坐标信息；

启动该地点对应的土壤调控设备；

向对应的土壤调控设备发出数据采集指令；

获取来自土壤调控设备所采集的实时的光照度、土壤类型、土壤温度、土壤湿度、作物类型、植皮类型、风速、风向、地形坡度和降雨量；

将实时的光照度、温度、湿度、风速、风向和降雨量整合为环境数据；

基于环境数据，计算出元素流失因子。

作为第二方面的优选实施方式，所述营养元素含量包括大量营养元素、中量营养元素、微量营养元素和有益的含量；

所述大量营养元素包括氮、磷和钾；

所述中量营养元素包括钙、镁和硫，所述微量营养元素包括铁、硼、锰、铜、锌、钼和氯；

所述有益元素包括钠、硅和钴。

作为第二方面的优选实施方式，所述元素流失因子包括降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、坡长坡度因子、植被和作物管理因子以及土壤保持措施因子；

所述元素衰减预测模型具体为：

W＝R*K*LS*C*P；

其中，所述W为元素变化预测结果，所述R为降雨侵蚀力因子，所述K为土壤可蚀性因子，所述LS为坡长坡度因子，所述C为植被和作物管理因子，所述P为土壤保持措施因子。

作为第二方面的优选实施方式，所述方案生成模块M5在运行时，具体执行：

获取预设的元素需求表；

基于该地点的作物类型，从元素需求表中查询对应的元素需求数据；

获取元素衰减预测模型输出的元素变化预测结果；

基于元素需求数据及元素变化预测结果进行运算，生成元素补充方案，所述元素补充方案包括补充时间、补充次数、肥料类型和肥料补充量；

将元素补充方案传输至土壤调控设备，以使其执行元素补充方案的具体计划。

综上所述，本发明实施例2在运行时，能够执行实施例1中所述的智慧农业土壤管理方法的全部步骤，以得到相应的技术效果。

本实施例所述的智慧农业土壤管理系统的其它结构参见现有技术。

实施例3

本发明还公开一种电子设备，至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，所述至少一个处理器执行指令时，具体实现以下的步骤：接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；从当前土壤信息中提取营养元素含量；将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

实施例4

本发明还公开一种存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，具体实现以下步骤：接收来自各地点的土壤调控设备所采集的土壤信息；分别采集各地点的土壤调控设备所采集的环境数据；从当前土壤信息中提取营养元素含量；将土壤信息和环境数据分别输入到元素衰减预测模型中，得到各地点对应的元素变化预测结果；针对该地点作物类型获取对应的元素需求数据，结合元素变化预测结果，生成对应的元素补充方案；向对应的土壤调控设备发送元素补充方案。

本公开可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本公开的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。

以上已经描述了本公开的各实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其他普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。