一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***
技术领域
本发明涉及技术领域,具体是一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***。
背景技术
作为世界第一人口大国,农业的发展成了重中之重,随着科技的不断进步与发展,各种杂交水稻被培育出来,大大的提高了我国的粮食产量,解决了十几亿人口的温饱问题,现代农业的发展虽然势头凶猛,但是,农作物在收割时间的选择上,大多还是依赖于经验,并且,需要频繁的前往田间进行农作物成熟度的判断,对农作物的收割时间进行确认,无法实现智能化、自动化的生产和判断,当大规模的粮食种植时,这将是一个较为繁琐的过程,并且,受环境因素的影响,可能会导致判断时间出现误差,影响农作物的产量,并且,受天气的影响也会影响农作物的收割时间,如何很好的根据数据和天气选择一个最为合适的收割时间点成为了粮食收割一个需要解决的问题,所以,人们急需一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***,以解决现有技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***,该农田数据采集***包括数据采集中心、数据处理中心、数据存储中心、数据显示中心和建议提醒单元;
所述数据采集中心的输出端电性连接数据处理中心的输入端,所述数据处理中心的输出端电性连接数据存储中心、数据显示中心和建议提醒模块的输入端。
根据上述技术方案,所述数据采集中心用于对农田的环境数据和农作物的生长数据进行采集,用于对农作物的生长进度进行判断,作为农作物产量的判断和计算依据,有助于对农作物的生长环境进行不断的调整,使得可以不断的提高农作物的产量;
所述数据采集中心包括环境数据采集和农作物数据采集,所述环境数据采集和农作物数据采集的输出端均电性连接数据处理中心的输入端,所述环境数据采集用于对农作物的生长环境数据进行采集,所述农作物数据采集用于对农作物的生长数据进行采集;
所述环境数据采集包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速传感器、雨量传感器、气压传感器和PH值传感器;
所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速传感器、雨量传感器、气压传感器和PH值传感器的输出端均电性连接数据处理中心的输入端;
所述温度传感器用于对农作物生长环境的温度进行实时的检测,所述湿度传感器用于对农作物生长环境的湿度进行实时检测,所述光照传感器用于对农作物生长环境的光照时间和光照强度进行检测,所述风速传感器用于对农作物生长环境的风速进行实时检测,所述雨量传感器用于对农作物生长环境的风速进行实时检测,所述气压传感器用于对农作物生长环境的大气压进行实时检测,所述PH传感器用于对农作物生长土壤的PH值进行实时检测;
所述农作物数据采集包括红外发射器、红外接收器和GPS定位模块;
所述红外发射器、红外接收器和GPS定位模块的输出端均电性连接数据处理中心的输入端;
所述红外发射器安装在第一检测杆内部,所述红外发射器用于发射红外线信号,所述红外接收器安装在第二检测杆内部,所述红外接收器用于节后红外发射器所发射的红外线信号,用于对农作物的生长高度值进行实时测量,所述第一检测杆和第二检测杆一侧均等距离开设有若干个通孔,用于发射和接收红外线信号,所述GPS定位模块用于对农田的位置进行确定,作为农作物产量判断的依据。
根据上述技术方案,所述数据处理中心用于对数据采集中心所采集的数据进行计算和处理,对农作物的生长环境进行评估,对农作物的产量进行预测;
所述数据处理中心包括中央处理器、计时器、数据转化单元、数据对比单元和差异数据提取单元;
所述中央处理器的输出端电性连接计时器、数据转化单元、数据对比单元和差异数据提取单元的输入端;
所述中央处理器用于对数据采集中心所采集的数据进行计算和评估,所述计时器用于对数据采集中心每一个数据采集的时间进行记录,还用于对农作物的生长周期进行记录,所述数据转化单元用于将中央处理器处理之后的数据进行转化,将数据转化成图表的形式进行展示,所述数据对比单元用于对不同地区的农作的环境数据、农作物数据和产量进行对比,找出影响农作物产量的环境因素以及最适合农作物生长的环境数据所述差异数据提取单元用于对差异性较大的数据进行提取,实现单独的对比。
根据上述技术方案,所述数据存储中心用于对数据采集中心所采集的数据以及数据处理中心所处理的数据进行存储;
所述数据存储中心包括存储数据库、数据调取单元和数据存储单元;
所述数据存储单元与中央处理器电性连接,所述数据存储单元的输出端电性连接存储数据库的输入端,所述数据调取单元的输出端电性连接存储数据库的输入端;
所述存储数据库用于对数据进行存储,所述数据调取单元用于从存储数据库中进行相关数据的调取,所述数据存储单元用于将采集和计算的数据存储进入存储数据库中。
根据上述技术方案,所述数据显示中心包括数据显示屏,所述数据显示屏与中央处理器电性连接;
所述数据显示屏用于对数据转化单元所转化的数据以及中央处理器所处理的数据进行显示,使得可以更加直观的了解农作物的生长环境数据。
根据上述技术方案,所述建议提醒模块包括收割提醒单元和第三方数据提醒单元,所述收割提醒单元和第三方数据提醒单元均与中央处理器电性连接;
所述收割提醒单元用于提醒工作人员农作物成熟时间的判定,所述第三方数据提醒单元用于输入预测的天气数据,用于提醒工作人员未来的天气变化。
根据上述技术方案,所述数据采集中心中,设定温度传感器检测数据为T,湿度传感器检测的数据为X,光照传感器检测的数据为L,风速传感器检测的数据为S,雨量传感器检测的数据为V,气压传感器检测的数据为P、PH传感器检测的数据为J,红外发射器和红外接收器检测的农作物的高度为H;
设定计时器记录的时间为t为农作物的生长周期。
根据上述技术方案,分别在农作物的生长周期内对i个时间点的数据进行采集;
温度传感器采集的温度数据为T1、T2、...、Ti,其中,表示i个时间点的平均温度;
湿度传感器采集的湿度数据为X1、X2、...、Xi,其中,表示i个时间点的平均湿度;
光照传感器采集的光照强度数据为L1、L2、...、Li,其中,表示i个时间点的平均光照时间;
风速传感器采集的风速数据为S1、S2、...、Si,其中,表示i个时间点的平均风速;
雨量传感器采集的雨量数据为V1、V2、...、Vi,其中,表示i个时间点的平均雨量;
气压传感器采集的气压数据为P1、P2、...、Pi,其中,表示i个时间点的平均气压;
PH传感器采集的土壤PH数据为J1、J2、...、Ji,其中,表示i个时间点的平均PH值;
红外发射器和红外接收器所采集的农作物高度数据为H1、H2、...、Hi。
根据上述技术方案,所述数据对比单元将农作物生长周期t时间段内采集的数据与存储数据库中存储的数据进行对比,利用差异数据提取单元将该数据从存储数据库中调取出来,并将对应数据的农作物的生长周期t1中的,t2中的,t3中的,t4中的,t5中的,t6中的,t7中的进行调取比对;
其中,、、、、、、分别表示最适合农作物生长的温度、湿度、光照强度、风速、雨量、气压和PH值;
根据公式:
,,,,,,分别计算温度、湿度、光照强度、风速、雨量、气压和PH值对农作物生长周期的影响系数;
根据影响系数对农作物的生长周期t总进行计算,并通过收割提醒单元和第三方数据提醒单元的数据进行提醒。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:根据对环境中的不同数据进行采集,计算出不同环境数据对农作物生长周期的影响,使得可以准确的推算出当前环境因素下农作物的的生长周期,不需要农民前往田间去观察农作物的成熟情况,并且,利用第三方天气数据的导入,使得不需要根据经验判断农作物的收割时间,并且,可以通过收割时间点的天气变化选择最佳合适的收割时间,可以有效地避免人为判断上的失误对农作物产量的影响,还可以根据检测的环境数据对农作物的生长环境进行改善,可以有效地提高农作物的产量,实现对农作物生长的智能化、自动化监控,可以有效地减轻农民的负担,真正的实现农业生产的数据化。
附图说明
图1为本发明一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***的模块组成结构示意图;
图2为本发明一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***的模块连接示意图;
图3为本发明一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***的工作流程示意图。
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。
实施例一:如图1-3所示,一种基于大数据的智能化、自动化农业数据采集***,该农田数据采集***包括数据采集中心、数据处理中心、数据存储中心、数据显示中心和建议提醒单元;
数据采集中心的输出端电性连接数据处理中心的输入端,数据处理中心的输出端电性连接数据存储中心、数据显示中心和建议提醒模块的输入端。
数据采集中心用于对农田的环境数据和农作物的生长数据进行采集,用于对农作物的生长进度进行判断,作为农作物产量的判断和计算依据,有助于对农作物的生长环境进行不断的调整,使得可以不断的提高农作物的产量;
数据采集中心包括环境数据采集和农作物数据采集,环境数据采集和农作物数据采集的输出端均电性连接数据处理中心的输入端,环境数据采集用于对农作物的生长环境数据进行采集,农作物数据采集用于对农作物的生长数据进行采集;
环境数据采集包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速传感器、雨量传感器、气压传感器和PH值传感器;
温度传感器、湿度传感器、光照传感器、风速传感器、雨量传感器、气压传感器和PH值传感器的输出端均电性连接数据处理中心的输入端;
温度传感器用于对农作物生长环境的温度进行实时的检测,湿度传感器用于对农作物生长环境的湿度进行实时检测,光照传感器用于对农作物生长环境的光照时间和光照强度进行检测,风速传感器用于对农作物生长环境的风速进行实时检测,雨量传感器用于对农作物生长环境的风速进行实时检测,气压传感器用于对农作物生长环境的大气压进行实时检测,PH传感器用于对农作物生长土壤的PH值进行实时检测;
农作物数据采集包括红外发射器、红外接收器和GPS定位模块;
红外发射器、红外接收器和GPS定位模块的输出端均电性连接数据处理中心的输入端;
红外发射器安装在第一检测杆内部,红外发射器用于发射红外线信号,红外接收器安装在第二检测杆内部,红外接收器用于节后红外发射器所发射的红外线信号,用于对农作物的生长高度值进行实时测量,第一检测杆和第二检测杆一侧均等距离开设有若干个通孔,用于发射和接收红外线信号,GPS定位模块用于对农田的位置进行确定,作为农作物产量判断的依据。
数据处理中心用于对数据采集中心所采集的数据进行计算和处理,对农作物的生长环境进行评估,对农作物的产量进行预测;
数据处理中心包括中央处理器、计时器、数据转化单元、数据对比单元和差异数据提取单元;
中央处理器的输出端电性连接计时器、数据转化单元、数据对比单元和差异数据提取单元的输入端;
中央处理器用于对数据采集中心所采集的数据进行计算和评估,计时器用于对数据采集中心每一个数据采集的时间进行记录,还用于对农作物的生长周期进行记录,数据转化单元用于将中央处理器处理之后的数据进行转化,将数据转化成图表的形式进行展示,使得可以更加直观的对农作物的生长环境和数据进行连接,数据对比单元用于对不同地区的农作的环境数据、农作物数据和产量进行对比,找出影响农作物产量的环境因素以及最适合农作物生长的环境数据,使得可以根据对比之后的数据对农作的生长环境数据进行改善和调整,可以有效地提高农作物的产量,差异数据提取单元用于对差异性较大的数据进行提取,实现单独的对比,使得可以更加精准的寻找出影响农作物产量和周期的环境因素。
数据存储中心用于对数据采集中心所采集的数据以及数据处理中心所处理的数据进行存储;
数据存储中心包括存储数据库、数据调取单元和数据存储单元;
数据存储单元与中央处理器电性连接,数据存储单元的输出端电性连接存储数据库的输入端,数据调取单元的输出端电性连接存储数据库的输入端;
存储数据库用于对数据进行存储,便于数据的调取,数据调取单元用于从存储数据库中进行相关数据的调取,数据存储单元用于将采集和计算的数据存储进入存储数据库中。
数据显示中心包括数据显示屏,数据显示屏与中央处理器电性连接;
数据显示屏用于对数据转化单元所转化的数据以及中央处理器所处理的数据进行显示,使得可以更加直观的了解农作物的生长环境数据。
建议提醒模块包括收割提醒单元和第三方数据提醒单元,收割提醒单元和第三方数据提醒单元均与中央处理器电性连接;
收割提醒单元用于提醒工作人员农作物成熟时间的判定,第三方数据提醒单元用于输入预测的天气数据,用于提醒工作人员未来的天气变化,配合收割提醒单元,可以帮助工作人员挑选一个最合适的收割时机,并通过收割提醒单元进行提醒。
数据采集中心中,设定温度传感器检测数据为T,湿度传感器检测的数据为X,光照传感器检测的数据为L,风速传感器检测的数据为S,雨量传感器检测的数据为V,气压传感器检测的数据为P、PH传感器检测的数据为J,红外发射器和红外接收器检测的农作物的高度为H;
设定计时器记录的时间为t为农作物的生长周期。
分别在农作物的生长周期内对i个时间点的数据进行采集;
温度传感器采集的温度数据为T1、T2、...、Ti,其中,表示i个时间点的平均温度;
湿度传感器采集的湿度数据为X1、X2、...、Xi,其中,表示i个时间点的平均湿度;
光照传感器采集的光照强度数据为L1、L2、...、Li,其中,表示i个时间点的平均光照时间;
风速传感器采集的风速数据为S1、S2、...、Si,其中,表示i个时间点的平均风速;
雨量传感器采集的雨量数据为V1、V2、...、Vi,其中,表示i个时间点的平均雨量;
气压传感器采集的气压数据为P1、P2、...、Pi,其中,表示i个时间点的平均气压;
PH传感器采集的土壤PH数据为J1、J2、...、Ji,其中,表示i个时间点的平均PH值;
红外发射器和红外接收器所采集的农作物高度数据为H1、H2、...、Hi。
数据对比单元将农作物生长周期t时间段内采集的数据与存储数据库中存储的数据进行对比,利用差异数据提取单元将该数据从存储数据库中调取出来,并将对应数据的农作物的生长周期t1中的,t2中的,t3中的,t4中的,t5中的,t6中的,t7中的进行调取比对;
其中,、、、、、、分别表示最适合农作物生长的温度、湿度、光照强度、风速、雨量、气压和PH值;
根据公式:
,,,,,,分别计算温度、湿度、光照强度、风速、雨量、气压和PH值对农作物生长周期的影响系数;
根据影响系数对农作物的生长周期t总进行计算,并通过收割提醒单元和第三方数据提醒单元的数据进行提醒。
实施例二:设定上一季农作物生长周期t=118.5天,上一季温度平均值=30.8℃,湿度平均值=76.4%/RH,光照强度平均值=1864.3Lux,风速平均值=12.6m/s,雨量平均值=1.21mm/天,气压平均值=1.05pa,PH值平均值=6.4;
大数据统计,其他值相同,温度平均值=30.5℃的农作物生长周期t1=119.2天;
湿度平均值=75.3%/RH的农作物生长周期t2=120.8天;
光照强度平均值=1798.4Lux的农作物生长周期t3=115.3天;
风速平均值=15.42m/s的农作物生长周期t4=118.8天;
雨量平均值=2.15mm/天的农作物生长周期t5=116.6天;
气压平均值=1.04pa的农作物生长周期t6=118.4天;
PH值平均值=6.8的农作物生长周期t7=117.4天;
根据公式:
,,,,,,分别计算温度、湿度、光照强度、风速、雨量、气压和PH值对农作物生长周期的影响系数;
得出a=2.33,b=2.09,c=0.049,d=0.106,e=2.02,f=10,g=2.75;
现测得温度平均值为=30.2℃、湿度平均值为=76.2%/RH、光照强度平均值为=1835.9Lux、风速平均值为=16.2m/s、雨量平均值为=1.12mm/天、气压平均值为=1.04pa和PH值平均值为=6.5;
分别计算差值对生长周期的影响:
tT=a*|30.8-30.2|=1.398;
tX=b*|76.4-76.2|=0.418;
tL=c*|1864.3-1835.9|=1.3916;
tS=d*|16.2-12.6|=0.3816;
tV=e*|1.12-1.21|=0.1818;
tP=f*|1.04-1.05|=0.1;
tJ=f*|6.5-6.4|=0.275;
t总=t+tT+tX+tL+tS+tV+tP+tJ
=118.5+1.398+0.418+1.3916+0.3816+0.1818+0.1+0.275
=122.6天;
即该季农作物在生长周期为122.6天左右收割最为合适,根据第三方数据提醒单元选择最为合适的天气进行收割。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。