一种适用于山区果园的无人化生产监管系统

技术领域

本发明涉及果园无人化生产监管领域，尤其涉及一种适用于山区果园的无人化生产监管系统。

背景技术

果园种植行业已由传统的老果园模式逐渐向规模化、标准化和现代化的果园方向发展，利用自动化机械治理果园，在未来果园行业的发展中起到极为关键的作用，也是实现果园高效治理的唯一途径；

但在户外山区种植果树时，斜坡面上的果树常出现水土流失的现象，进而造成果树生长受损的现象，影响果树的正常生长，无法及时精准的对风险高的坡面进行优先治理，存在治理不及时和不当的问题，进而影响坡面果树的生长，且无法对坡面果树的种植条件进行及时的监管预警，人员管理不及时造成果树成活率低，存在监管预警性能低的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于山区果园的无人化生产监管系统，去解决上述提出的技术缺陷，是通过山区果树坡面种植区的土壤流失和种植条件两个角度，来对果树的生长影响因素做出全面性分析，以保证果树的正常生长，且通过递进式、归一化和数据比对的处理方式，再对果树的生长进行深入式分析，在土壤流失和种植条件符合的情况下判断果树的生长是否正常，并根据果树生长异常的风险等级情况进行合理、精准化管理，以提高山区果树坡面种植区整体果树的成活率，且通过数据分析和信号反馈的方式，来对土壤流失风险情况进行深入式管理分析，及时的对土壤流失严重的子区域进行优先治理，以降低土壤流失速度，同时降低土壤流失对果树成活的影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种适用于山区果园的无人化生产监管系统，包括生长监管平台、土资源流失单元、种植条件分析单元、土壤管理单元、显示单元、生长评估分析单元以及生长管理单元；

当生产监管平台生成管理指令时，并将管理指令发送至土资源流失单元和种植条件分析单元，土资源流失单元在接收到管理指令时，立即采集山区果树坡面种植区的土壤流失风险数据并分析，土壤流失风险数据包括山区果树坡面种植区的植被覆盖面积、倾斜角度以及沟壑深长量值，将得到的正常信号发送至生长评估分析单元，并将得到的流失风险信号发送至土壤管理单元；

土壤管理单元在接收到流失风险信号后，立即从土资源流失单元中调取土壤流失风险数据，并对土壤流失风险数据进行深入式管理分析，将得到的排序后的土壤流失系数Sg和管理信号经生长监管平台发送至显示单元；

种植条件分析单元在接收到管理指令时，立即采集山区果树坡面种植区的土壤质量数据，土壤质量数据包括微生物含量、光照强度值以及土壤含氧量值，并对土壤质量数据进行质量评估分析，将得到的优良信号发送至生长评估分析单元，并将得到的恶劣信号经生长监管平台发送至显示单元；

生长评估分析单元在接收到正常信号和优良信号后，立即采集山区果树坡面种植区果树的生长数据，生长数据包括果树的枯叶量值和根茎数量，并对生长数据进行分析，将得到的运管信号经生长监管平台发送至显示单元，并将得到的高风险信号发送至生长管理单元；

生长管理单元在接收到高风险信号后，立即从生长评估分析单元调取生长数据，并对生长数据进行深入式治理分析，并将得到的一级治理信号、二级治理信号以及三级治理信号经生长监管平台发送至显示单元。

优选的，所述土资源流失单元的土壤流失风险数据分析过程如下：

第一步：将山区果树坡面种植区划分为i个子区域块，i为大于零的自然数，并在各个子区域块设置监测点，采集到监测点开始采集时刻后一段时间的时长，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内各个子区域块的植被覆盖面积，进而获取到植被覆盖面积小于预设植被覆盖面积阈值所对应的子区域，并将其标记为风险区域，获取到时间阈值内各个风险区域的预设植被覆盖面积阈值与植被覆盖面积之间的差值，并将其标记为风险缺失值，获取到所有风险缺失值的总和，并将其标记为总风险缺失值，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的倾斜角度，并将倾斜角度与总风险缺失值的积标记为流失风险量值；

第二步：获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的沟壑深长量值，沟壑深长量值指的是山区果树坡面种植区的沟壑平均深度、沟壑数量以及沟壑长度三者的积，并将流失风险量值和沟壑深长量值与其内部录入存储的预设流失风险量值阈值和预设沟壑深长量值阈值进行比对分析：

若流失风险量值小于等于预设流失风险量值阈值，且沟壑深长量值小于等于预设沟壑深长量值阈值，则生成正常信号；

若流失风险量值大于预设流失风险量值阈值，或沟壑深长量值大于预设沟壑深长量值阈值，则生成流失风险信号。

优选的，所述土壤管理单元的深入式管理分析过程如下：

获取到植被覆盖面积小于预设植被覆盖面积阈值所对应的风险区域，并将其标记为植被风险区域，获取到各个植被风险区域的植被覆盖面积ZFg，g指的是植被风险区域的数量，g为大于零的自然数，同时获取到时间阈值内各个植被风险区域的倾斜角度QJg和沟壑深长量值GLg；

并经过公式得到各个植被风险区域的土壤流失系数Sg，并将土壤流失系数Sg按照从大到小的顺序进行排序，同时生成管理信号。

优选的，所述种植条件分析单元的土壤质量数据的质量评估过程如下：

步骤一：获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的微生物含量，进而获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的单位面积微生物含量，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的土壤含氧量值，以此获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的单位面积土壤含氧量值，并将单位面积微生物含量和单位面积土壤含氧量值之和标记为单位面积肥沃系数；

步骤二：获取到时间阈值内各个子区域块的光照强度值，同时获取到各个子区域块的光照时长，并将光照强度值与光照时长的积标记为光照补给值，以此获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的平均光照补给值；

步骤三：并将单位面积肥沃系数和平均光照补给值与其内部录入存储的预设单位面积肥沃系数阈值和预设平均光照补给值阈值进行比对分析：

若单位面积肥沃系数大于等于预设单位面积肥沃系数阈值，且平均光照补给值大于等于预设平均光照补给值阈值，则生成优良信号；

若单位面积肥沃系数小于预设单位面积肥沃系数阈值，或平均光照补给值小于预设平均光照补给值阈值，则生成恶劣信号。

优选的，所述生长评估分析单元的生长数据分析过程如下：

将山区果树坡面种植区果树标记为j，j为大于零的自然数，获取到时间阈值内山区果树坡面种植区各个果树的枯叶量值，枯叶值指的是果树树叶颜色带有黄色的叶子，进而获取到枯叶量值超出预设枯叶量值阈值所对应的果树，并将其标记为异常风险果树，构建异常风险果树的集合A，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区各个果树的根茎数量，并将根茎数量小于预设根茎数量阈值所对应的果树标记为低成活果树，构建低成活果树的集合B，获取到集合A和集合B的交集，并将集合A和集合B的交集所对应的果树的总个数，并将其标记为风险果树值；

并将风险果树值与其内部录入存储的预设风险果树值阈值进行比对分析：

若风险果树值小于等于预设风险果树值阈值，则生成运管信号；

若风险果树值大于预设风险果树值阈值，则生成高风险信号。

优选的，所述生长管理单元的生长数据深入式治理分析过程如下：

获取到风险果树值超出预设风险果树值阈值的部分，并将其标记为风险超标值，并风险超标值与其内部录入存储的预设风险超标值区间进行比对分析：

若风险超标值大于预设风险超标值区间中的最大值，则生成一级治理信号；

若风险超标值位于预设风险超标值区间之内，则生成二级治理信号；

若风险超标值小于预设风险超标值区间中的最小值，则生成三级治理信号。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明是通过从山区果树坡面种植区的土壤流失和种植条件两个角度，来对果树的生长影响因素做出全面性分析，以保证果树的正常生长，且通过递进式、归一化和数据比对的处理方式，再对果树的生长进行深入式分析，在土壤流失和种植条件符合的情况下判断果树的生长是否正常，并根据果树生长异常的风险等级情况进行合理、精准化管理，以提高山区果树坡面种植区整体果树的成活率；

(2)本发明还通过数据分析和信号反馈的方式，来对土壤流失风险情况进行深入式管理分析，及时的对土壤流失严重的子区域进行优先治理，以降低土壤流失速度，同时降低土壤流失对果树成活的影响，以及对土壤质量状况进行信息反馈，及时的对土壤进行管理，提高土壤的肥沃性，以保证果树种植的成活率，并通过人工治理的方式提高果树的成活率和改善果树的生长条件，有助于提高对果树的监管预警性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1是本发明系统流程框图；

图2是本发明局部分析图；

图3是本发明监测点分析示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。

实施例1：

请参阅图1-3所示，本发明为一种适用于山区果园的无人化生产监管系统，包括生长监管平台、土资源流失单元、种植条件分析单元、土壤管理单元、显示单元、生长评估分析单元以及生长管理单元，生长监管平台与土资源流失单元和种植条件分析单元均呈双向通讯连接，生长监管平台与显示单元呈单向通讯连接，土资源流失单元与土壤管理单元呈单向通讯连接，土资源流失单元和种植条件分析单元均与生长评估分析单元呈单向通讯连接，生长评估分析单元与生长管理单元呈单向通讯连接，生长管理单元与生长监管平台呈单向通讯连接；

当生产监管平台生成管理指令时，并将管理指令发送至土资源流失单元和种植条件分析单元，土资源流失单元在接收到管理指令时，立即采集山区果树坡面种植区的土壤流失风险数据并分析，土壤流失风险数据包括山区果树坡面种植区的植被覆盖面积、倾斜角度以及沟壑深长量值，判断山区果树坡面种植区的土壤是否存在流失风险，及时的对山区果树坡面种植区的土壤进行管理，提高对土壤治理的效率和避免土壤流失，避免土资源的过度流失，提高果树的成活率和生成质量，具体的土壤流失风险数据分析过程如下：

将山区果树坡面种植区划分为i个子区域块，i为大于零的自然数，并在各个子区域块设置监测点，采集到监测点开始采集时刻后一段时间的时长，并将其标记为时间阈值，获取到时间阈值内各个子区域块的植被覆盖面积，进而获取到植被覆盖面积小于预设植被覆盖面积阈值所对应的子区域，并将其标记为风险区域，获取到时间阈值内各个风险区域的预设植被覆盖面积阈值与植被覆盖面积之间的差值，并将其标记为风险缺失值，获取到所有风险缺失值的总和，并将其标记为总风险缺失值，需要说明的是，总风险缺失值反映的是山区果树坡面种植区缺植被的情况，总风险缺失值的数值越大，则土壤流失的风险越大，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的倾斜角度，并将倾斜角度与总风险缺失值的积标记为流失风险量值，需要说明的是，流失风险量值的数值越大，则土壤流失的风险越大，果树的成活率越低；

获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的沟壑深长量值，沟壑深长量值指的是山区果树坡面种植区的沟壑平均深度、沟壑数量以及沟壑长度三者的积，需要说明的是，沟壑平均深度的数值越大，则土壤流失的风险越大，沟壑数量的数值越大，则土壤流失的风险越大，流速深度越快，沟壑长度的数值越大，则对山区果树坡面种植区的影响范围越大，并将流失风险量值和沟壑深长量值与其内部录入存储的预设流失风险量值阈值和预设沟壑深长量值阈值进行比对分析：

若流失风险量值小于等于预设流失风险量值阈值，且沟壑深长量值小于等于预设沟壑深长量值阈值，则生成正常信号，并将正常信号发送至生长评估分析单元；

若流失风险量值大于预设流失风险量值阈值，或沟壑深长量值大于预设沟壑深长量值阈值，则生成流失风险信号，并将流失风险信号发送至土壤管理单元；

土壤管理单元在接收到流失风险信号后，立即从土资源流失单元中调取土壤流失风险数据，并对土壤流失风险数据进行深入式管理分析，具体的深入式管理分析过程如下：

获取到植被覆盖面积小于预设植被覆盖面积阈值所对应的风险区域，并将其标记为植被风险区域，获取到各个植被风险区域的植被覆盖面积，标号为ZFg，需要说明的是，g指的是植被风险区域的数量，g为大于零的自然数，植被覆盖面积PFg的数值越小，则植被风险区域的土壤流失风险越大，同时获取到时间阈值内各个植被风险区域的倾斜角度和沟壑深长量值，并分别标号为QJg和GLg；

并经过公式

实施例2：

种植条件分析单元在接收到管理指令时，立即采集山区果树坡面种植区的土壤质量数据，土壤质量数据包括微生物含量、光照强度值以及土壤含氧量值，并对土壤质量数据进行质量评估分析，判断土壤质量是否过低并及时的进行管理，提高土壤的肥沃性，以保证果树种植的成活率，具体的土壤质量数据的质量评估过程如下：

获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的微生物含量，进而获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的单位面积微生物含量，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的土壤含氧量值，以此获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的单位面积土壤含氧量值，并将单位面积微生物含量和单位面积土壤含氧量值之和标记为单位面积肥沃系数，需要说明的是，单位面积肥沃系数的数值越大，则山区果树坡面种植区的土壤质量越好；

获取到时间阈值内各个子区域块的光照强度值，同时获取到各个子区域块的光照时长，并将光照强度值与光照时长的积标记为光照补给值，以此获取到时间阈值内山区果树坡面种植区的平均光照补给值，需要说明的是，平均光照补给值的数值越大，则果树的光合作用效果越好、生长越好；

并将单位面积肥沃系数和平均光照补给值与其内部录入存储的预设单位面积肥沃系数阈值和预设平均光照补给值阈值进行比对分析：

若单位面积肥沃系数大于等于预设单位面积肥沃系数阈值，且平均光照补给值大于等于预设平均光照补给值阈值，则生成优良信号，并发送至生长评估分析单元；

若单位面积肥沃系数小于预设单位面积肥沃系数阈值，或平均光照补给值小于预设平均光照补给值阈值，则生成恶劣信号，并经生长监管平台发送至显示单元，显示单元在接收到恶劣信号，立即以文字“生长条件差”的方式进行展示，有助于通过人工治理的方式，提高果树的成活率和改善果树的生长条件；

生长评估分析单元在接收到正常信号和优良信号后，立即采集山区果树坡面种植区果树的生长数据，生长数据包括果树的枯叶量值和根茎数量，并对生长数据进行分析，判断果树的生长状态是否正常，以保证果树的成活率，具体的生长数据分析过程如下：

将山区果树坡面种植区果树标记为j，j为大于零的自然数，获取到时间阈值内山区果树坡面种植区各个果树的枯叶量值，枯叶值指的是果树树叶颜色带有黄色的叶子，进而获取到枯叶量值超出预设枯叶量值阈值所对应的果树，并将其标记为异常风险果树，构建异常风险果树的集合A，同时获取到时间阈值内山区果树坡面种植区各个果树的根茎数量，并将根茎数量小于预设根茎数量阈值所对应的果树标记为低成活果树，构建低成活果树的集合B，获取到集合A和集合B的交集，并将集合A和集合B的交集所对应的果树的总个数，并将其标记为风险果树值，需要说明的是，风险果树值的数值越大，则山区果树坡面种植区的果树生长风险越大，成活率越低、生长状态越差，并将风险果树值与其内部录入存储的预设风险果树值阈值进行比对分析：

若风险果树值小于等于预设风险果树值阈值，则判定山区果树坡面种植区的果树整体生长状态良好，同时生成运管信号，并将运管信号经生长监管平台发送至显示单元，显示单元在接收到运管信号后，立即将运管信号所对应的果树编号进行标红处理，进而提醒工人进行管理，有助于提高对果树的监管预警性能；

若风险果树值大于预设风险果树值阈值，则生成高风险信号，并将高风险信号发送至生长管理单元，生长管理单元在接收到高风险信号后，立即从生长评估分析单元调取生长数据，并对生长数据进行深入式治理分析，具体的生长数据深入式分析过程如下：

获取到风险果树值超出预设风险果树值阈值的部分，并将其标记为风险超标值，并风险超标值与其内部录入存储的预设风险超标值区间进行比对分析：

若风险超标值大于预设风险超标值区间中的最大值，则生成一级治理信号；

若风险超标值位于预设风险超标值区间之内，则生成二级治理信号；

若风险超标值小于预设风险超标值区间中的最小值，则生成三级治理信号，其中，一级治理信号、二级治理信号以及三级治理信号所对应的治理程度依次降低，并将一级治理信号、二级治理信号以及三级治理信号经生长监管平台发送至显示单元，显示单元在接收到一级治理信号、二级治理信号以及三级治理信号后，立即显示一级治理信号、二级治理信号以及三级治理信号所对应的文字，以文字的方式进行预警展示，有助于直观的了解到山区果树坡面种植区果树的风险情况，更为合理、精准的对果树进行管理，以提高山区果树坡面种植区整体果树的成活率。

综上所述，本发明是通过从山区果树坡面种植区的土壤流失和种植条件两个角度，来对果树的生长影响因素做出全面性分析，以保证果树的正常生长，且通过递进式、归一化和数据比对的处理方式对果树的生长进行深入式分析，在土壤流失和种植条件符合的情况下判断果树的生长是否正常，并根据果树生长异常的风险等级情况进行合理、精准化管理，以提高山区果树坡面种植区整体果树的成活率；

且通过数据分析和信号反馈的方式，来对土壤流失风险情况进行深入式管理分析，及时的对土壤流失严重的子区域进行优先治理，以降低土壤流失速度，同时降低土壤流失对果树成活的影响，以及对土壤质量状况进行信息反馈，及时的对土壤进行管理，提高土壤的肥沃性，以保证果树种植的成活率，并通过人工治理的方式提高果树的成活率和改善果树的生长条件，有助于提高对果树的监管预警性能。

系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值，便于后续比较，关于系数的大小，取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的权重因子系数；只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置，以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。