CN113933299A - 基于物联网的果蔬种植管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于物联网的果蔬种植管理***,所述种植管理***包括生长检测模块、环境检测模块、物联网网关、处理模块以及补给模块;所述生长检测模块、环境检测模块以及补给模块内分别设置有ZigBee单元,所述生长检测模块、环境检测模块以及补给模块分别通过ZigBee单元与物联网网关相连接,所述处理模块内设置有通讯单元,所述处理模块通过通讯单元与物联网网关相连接;所述生长检测模块用于检测果蔬的生长状态;所述环境检测模块用于检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数,本发明能够及时对果蔬的生长状态进行监测,并及时进行管理补给,以解决现有的果蔬种植过程的管理监测存在不足的问题。
Description
技术领域
本发明涉及果蔬种植技术领域,尤其涉及基于物联网的果蔬种植管理***。
背景技术
现代社会需要培育一批具有重大应用前景的突破性果蔬优良品种,建设一批标准化、规模化、集约化、机械化的优势种子生产基地,打造一批育种能力强、生产加工技术先进、市场营销网络健全、技术服务到位的果蔬培育产业,健全职责明确、手段先进、监管有力的种子管理体系,显著提高优良品种自主研发能力和覆盖率,确保粮食等主要农产品有效供给。蔬菜是人们日常生活中不可替代的副食品,是维持人体健康所必需的维生素、矿物质和膳食纤维的主要来源。
因此,保障果蔬供应已经是人们生活必不可少的一个环节,现有的技术中,在进行果蔬种植时,对于果蔬的生长状态的监测管理存在不足,尤其在需要保证果蔬生产质量的今天,保障果蔬的高质量生长生产十分重要,因此需要从果蔬生长的每个阶段都做到跟随监测,需要一种能够及时监测管理果蔬生长的技术来解决这一缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明目的是提供基于物联网的果蔬种植管理***,能够及时对果蔬的生长状态进行监测,并及时进行管理补给,以解决现有的果蔬种植过程的管理监测存在不足的问题。
为了实现上述目的,本发明是通过如下的技术方案来实现:基于物联网的果蔬种植管理***,所述种植管理***包括生长检测模块、环境检测模块、物联网网关、处理模块以及补给模块;所述生长检测模块、环境检测模块以及补给模块内分别设置有ZigBee单元,所述生长检测模块、环境检测模块以及补给模块分别通过ZigBee单元与物联网网关相连接,所述处理模块内设置有通讯单元,所述处理模块通过通讯单元与物联网网关相连接;
所述生长检测模块用于检测果蔬的生长状态;
所述环境检测模块用于检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数;
所述处理模块用于根据果蔬的生长状态、内部环境参数以及外部环境参数进行处理得到果蔬的补给参数,并根据补给参数控制补给模块进行补给;
所述补给模块用于根据处理模块的补给参数进行补给。
进一步地,所述处理模块包括划分单元,所述划分单元配置有划分策略,所述划分策略包括将果蔬生长区域划分为若干个生长区域,并依次标记为S1至Sn,n表示生长区域的数量;
所述生长检测模块包括若干生长检测单元,若干生长检测单元分别设置在若干生长区域内;
所述环境检测模块包括若干内部环境检测单元以及外部环境检测单元,若干内部环境检测单元分别设置在若干生长区域内,所述外部环境检测单元设置在果蔬生长棚的外部。
进一步地,所述生长检测单元包括摄像头,所述摄像头设置在所述生长区域的一侧,所述摄像头用于拍摄生长区域内果蔬的生长图片;
所述内部环境检测单元包括内部温湿度检测仪、营养液流量计以及光照量检测仪,所述内部温湿度检测仪用于测量所述生长区域内的内部温度和内部湿度,所述营养液流量计用于测量所述生长区域内的营养液供给量,所述光照量检测仪用于测量所述生长区域内的光照量;
所述外部环境检测单元包括外部温湿度检测仪,所述外部温湿度检测仪用于测量果蔬生长棚外部的外部温度和外部湿度。
进一步地,所述处理模块包括第一检测控制单元以及第一处理单元;所述第一检测控制单元用于控制生长检测模块进行检测,所述第一处理单元用于对生长检测模块获取的数据进行处理;
所述第一检测控制单元配置有第一检测控制策略,所述第一检测控制策略包括:将生长区域内的果蔬进行生长周期划分,依次划分为T1至Tm,m表示生长周期的划分数量,T1表示第1个生长周期,Tm表示第m个生长周期;在每个生长周期的中间段控制摄像头进行果蔬的生长图片的拍摄;
所述第一处理单元配置有第一处理策略,所述第一处理策略包括:识别生长图片中的果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度;
将果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度代入生长计算公式中求得果蔬的生长状态值;
将生长状态值以及该生长区域内的营养液供给量代入营养补给公式中求得该生长区域内的果蔬的营养液补给量。
进一步地,所述生长计算公式配置为:
Pszt=A1×(a1×GDgs+a2×ZZgs+a3×YMgs);其中,Pszt为果蔬的生长状态值,GDgs为果蔬高度,ZZgs为果蔬的主干直径,YMgs为果蔬的叶片密度,a1为第一比例系数,a2为第二比例系数,a3为第三比例系数,A1为第一补偿比例,a1、a2、a3以及A1分别大于0;所述营养补给公式配置为:其中,YYbj为营养液补给量,YYgj为营养液供给量,b1为抵消值,B1为补给量比例值,b1以及B1分别大于0。
进一步地,所述果蔬高度的获取方法为:将生长图片中的果蔬轮廓进行划分,将果蔬轮廓的最高点和最低点处分别画出一条水平线,将两条水平线之间的距离设置为果蔬高度;
所述果蔬的主干直径的获取方法为:将生长图片中的果蔬主干区域进行划分,获取主干区域的高度,选取三分之二的主干区域的高度,并从主干区域的最低点向上选取三分之二的主干区域高度的位置,获取该位置处的主干区域的宽度,将该位置处的主干区域的宽度设置为果蔬的主干直径;
所述果蔬的叶片密度的获取方法为:选取果蔬轮廓的上下方位上的中点,并在中点处画出一条水平线,选取水平线上方的图片作为叶片识别区域,将识别区域的叶片区域和空白区域进行获取,并求得空白区域和叶片区域的比值,将该比值设置为果蔬的叶片密度。
进一步地,所述处理模块还包括第二检测控制单元以及第二处理单元;所述第二检测控制单元用于控制环境检测模块进行检测,所述第二处理单元用于对环境检测模块获取的数据进行处理;
所述第二检测控制单元配置有第二检测控制策略,所述第二检测控制策略包括:在每个生长周期的中间段控制内部温湿度检测仪、营养液流量计、光照量检测仪以及外部温湿度检测仪进行检测;
所述第二处理单元配置有第二处理策略,所述第二处理策略包括:将内部温度、内部湿度、营养液供给量、光照量、外部温度以及外部湿度代入生长质量公式内,计算得到所述生长区域的生长质量值;
根据生长质量值将若干生长区域进行等级划分,当生长质量值大于等于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第一生长等级;当生长质量值大于等于第二生长阈值且小于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第二生长等级;当生长质量值小于第二生长阈值时,将该生长区域划分为第三生长等级。
进一步地,所述生长质量公式配置为:
Pszl=C1×[(WDw-c1)+WDn]+C2×[(SDw-c2)+SDn]+C3×YYgj+C4×GZl;其中,Pszl为生长质量值,WDw为外部温度,WDn为内部温度,SDw为外部湿度,SDn为内部湿度,GZl为光照量,c1为温度抵消值,c2为湿度抵消值,C1为温度转换比例,C2为湿度转换比例,C3营养液转换比例,C4为光照转换比例。
进一步地,所述补给模块包括营养液供给阀以及维护终端,所述营养液供给阀设置在营养液供给管路出口处,所述维护终端与处理模块通讯连接,所述维护终端根据生长区域的生长等级指派维护人员进行维护。
本发明的有益效果:本发明通过生长检测模块能够检测果蔬的生长状态,通过对果蔬的生长状态进行监测处理,能够及时进行营养液的补给,从而及时保障对应生长区域内的果蔬生长;通过环境检测模块能够检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数,通过对果蔬生长的内外环境进行监测,能够获取不同区域内的果蔬生长的环境质量,从而分配维护人员进行管理补给,提高了对果蔬生长的管理有效性和及时性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的***原理框图;
图2为实施例一的原理框图。
图中,1、生长检测模块;11、生长检测单元;12、摄像头;2、环境检测模块;21、内部环境检测单元;211、光照量检测仪;212、营养液流量计;213、内部温湿度检测仪;22、外部环境检测单元;221、外部温湿度检测仪;3、补给模块;31、营养液供给阀;32、维护终端;4、ZigBee单元;5、物联网网关;6、处理模块;61、通讯单元;62、划分单元;63、第一检测控制单元;64、第一处理单元;65、第二检测控制单元;66、第二处理单元。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施方式,进一步阐述本发明。
请参阅图1,图1为本发明的***原理框图;基于物联网的果蔬种植管理***,所述种植管理***包括生长检测模块1、环境检测模块2、物联网网关5、处理模块6以及补给模块3;所述生长检测模块1、环境检测模块2以及补给模块3内分别设置有ZigBee单元4,所述生长检测模块1、环境检测模块2以及补给模块3分别通过ZigBee单元4与物联网网关5相连接,所述处理模块6内设置有通讯单元61,所述处理模块6通过通讯单元61与物联网网关5相连接;通过在每个模块内设置ZigBee单元4与无线网关进行连接,能够提高本***中的一体式连接效果。
实施例一,请参阅图2,图2为实施例一的原理框图;所述生长检测模块1用于检测果蔬的生长状态;所述生长检测模块1包括若干生长检测单元11,若干生长检测单元11分别设置在若干生长区域内;生长检测单元11的数量与果蔬的生长区域的数量相同。所述生长检测单元11包括摄像头12,所述摄像头12设置在所述生长区域的一侧,所述摄像头12用于拍摄生长区域内果蔬的生长图片。通过对生长图片的识别,能够获取果蔬的生长状态。
所述环境检测模块2用于检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数;所述环境检测模块2包括若干内部环境检测单元21以及外部环境检测单元22,若干内部环境检测单元21分别设置在若干生长区域内,所述外部环境检测单元22设置在果蔬生长棚的外部。
所述内部环境检测单元21包括内部温湿度检测仪213、营养液流量计212以及光照量检测仪211,所述内部温湿度检测仪213用于测量所述生长区域内的内部温度和内部湿度,所述营养液流量计212用于测量所述生长区域内的营养液供给量,所述光照量检测仪211用于测量所述生长区域内的光照量;
所述外部环境检测单元22包括外部温湿度检测仪221,所述外部温湿度检测仪221用于测量果蔬生长棚外部的外部温度和外部湿度。外部的温湿度会通过果蔬生长棚的通风装置进行转换,因此对外部的温湿度进行监测十分必要。
所述处理模块6用于根据果蔬的生长状态、内部环境参数以及外部环境参数进行处理得到果蔬的补给参数,并根据补给参数控制补给模块3进行补给;所述处理模块6包括划分单元62,所述划分单元62配置有划分策略,所述划分策略包括将果蔬生长区域划分为若干个生长区域,并依次标记为S1至Sn,n表示生长区域的数量;通过对区域的标记划分,能够便于对检测的数据进行对应标记。
所述处理模块6包括第一检测控制单元63以及第一处理单元64;所述第一检测控制单元63用于控制生长检测模块1进行检测,所述第一处理单元64用于对生长检测模块1获取的数据进行处理;
所述第一检测控制单元63配置有第一检测控制策略,所述第一检测控制策略包括:将生长区域内的果蔬进行生长周期划分,依次划分为T1至Tm,m表示生长周期的划分数量,T1表示第1个生长周期,Tm表示第m个生长周期;在每个生长周期的中间段控制摄像头12进行果蔬的生长图片的拍摄;
所述第一处理单元64配置有第一处理策略,所述第一处理策略包括:识别生长图片中的果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度;所述果蔬高度的获取方法为:将生长图片中的果蔬轮廓进行划分,将果蔬轮廓的最高点和最低点处分别画出一条水平线,将两条水平线之间的距离设置为果蔬高度;
所述果蔬的主干直径的获取方法为:将生长图片中的果蔬主干区域进行划分,获取主干区域的高度,选取三分之二的主干区域的高度,并从主干区域的最低点向上选取三分之二的主干区域高度的位置,获取该位置处的主干区域的宽度,将该位置处的主干区域的宽度设置为果蔬的主干直径;
所述果蔬的叶片密度的获取方法为:选取果蔬轮廓的上下方位上的中点,并在中点处画出一条水平线,选取水平线上方的图片作为叶片识别区域,将识别区域的叶片区域和空白区域进行获取,并求得空白区域和叶片区域的比值,将该比值设置为果蔬的叶片密度。
将果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度代入生长计算公式中求得果蔬的生长状态值;
将生长状态值以及该生长区域内的营养液供给量代入营养补给公式中求得该生长区域内的果蔬的营养液补给量。
所述生长计算公式配置为:Pszt=A1×(a1×GDgs+a2×ZZgs+a3×YMgs);其中,Pszt为果蔬的生长状态值,GDgs为果蔬高度,ZZgs为果蔬的主干直径,YMgs为果蔬的叶片密度,a1为第一比例系数,a2为第二比例系数,a3为第三比例系数,A1为第一补偿比例,a1、a2、a3以及A1分别大于0;所述营养补给公式配置为:其中,YYbj为营养液补给量,YYgj为营养液供给量,b1为抵消值,B1为补给量比例值,b1以及B1分别大于0。其中,a1、a2以及a3基于果蔬不同的生长周期进行变化,果蔬在不同的生长周期内,其果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度对于果蔬的生长状态值的影响比重也会有所不同,因此及时调整a1、a2以及a3的数值十分必要。其中在营养补给公式中,果蔬的生长状态值是营养液补给量的重要参考参数,并且以已经供给的营养液供给量作为基础依据。
所述处理模块6还包括第二检测控制单元65以及第二处理单元66;所述第二检测控制单元65用于控制环境检测模块2进行检测,所述第二处理单元66用于对环境检测模块2获取的数据进行处理;
所述第二检测控制单元65配置有第二检测控制策略,所述第二检测控制策略包括:在每个生长周期的中间段控制内部温湿度检测仪213、营养液流量计212、光照量检测仪211以及外部温湿度检测仪221进行检测;
所述第二处理单元66配置有第二处理策略,所述第二处理策略包括:将内部温度、内部湿度、营养液供给量、光照量、外部温度以及外部湿度代入生长质量公式内,计算得到所述生长区域的生长质量值;
根据生长质量值将若干生长区域进行等级划分,当生长质量值大于等于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第一生长等级;当生长质量值大于等于第二生长阈值且小于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第二生长等级;当生长质量值小于第二生长阈值时,将该生长区域划分为第三生长等级。划分出不同生长等级后,维护人员可以有针对性的对每个区域进行管理补给。
所述生长质量公式配置为:
Pszl=C1×[(WDw-c1)+WDn]+C2×[(SDw-c2)+SDn]+C3×YYgj+C4×GZl;其中,Pszl为生长质量值,WDw为外部温度,WDn为内部温度,SDw为外部湿度,SDn为内部湿度,GZl为光照量,c1为温度抵消值,c2为湿度抵消值,C1为温度转换比例,C2为湿度转换比例,C3营养液转换比例,C4为光照转换比例。其中,在生长质量公式中,果蔬生长棚的内外生长环境为主要参考依据。
所述补给模块3用于根据处理模块6的补给参数进行补给。
所述补给模块3包括营养液供给阀31以及维护终端32,所述营养液供给阀31设置在营养液供给管路出口处,所述维护终端32与处理模块6通讯连接,所述维护终端32根据生长区域的生长等级指派维护人员进行维护。
工作原理:在果蔬生长过程中,通过生长检测模块1能够检测果蔬的生长状态,通过环境检测模块2能够检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数,然后通过ZigBee单元4与无线网关进行数据传输,传输至处理模块6后能够进行数据处理,处理后能够通过补给模块3进行补给管理,保证了对果蔬生长过程的及时管理监控。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解: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,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述种植管理***包括生长检测模块(1)、环境检测模块(2)、物联网网关(5)、处理模块(6)以及补给模块(3);所述生长检测模块(1)、环境检测模块(2)以及补给模块(3)内分别设置有ZigBee单元(4),所述生长检测模块(1)、环境检测模块(2)以及补给模块(3)分别通过ZigBee单元(4)与物联网网关(5)相连接,所述处理模块(6)内设置有通讯单元(61),所述处理模块(6)通过通讯单元(61)与物联网网关(5)相连接;
所述生长检测模块(1)用于检测果蔬的生长状态;
所述环境检测模块(2)用于检测果蔬生长棚的内部环境参数和外部环境参数;
所述处理模块(6)用于根据果蔬的生长状态、内部环境参数以及外部环境参数进行处理得到果蔬的补给参数,并根据补给参数控制补给模块(3)进行补给;
所述补给模块(3)用于根据处理模块(6)的补给参数进行补给。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述处理模块(6)包括划分单元(62),所述划分单元(62)配置有划分策略,所述划分策略包括将果蔬生长区域划分为若干个生长区域,并依次标记为S1至Sn,n表示生长区域的数量;
所述生长检测模块(1)包括若干生长检测单元(11),若干生长检测单元(11)分别设置在若干生长区域内;
所述环境检测模块(2)包括若干内部环境检测单元(21)以及外部环境检测单元(22),若干内部环境检测单元(21)分别设置在若干生长区域内,所述外部环境检测单元(22)设置在果蔬生长棚的外部。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述生长检测单元(11)包括摄像头(12),所述摄像头(12)设置在所述生长区域的一侧,所述摄像头(12)用于拍摄生长区域内果蔬的生长图片;
所述内部环境检测单元(21)包括内部温湿度检测仪(213)、营养液流量计(212)以及光照量检测仪(211),所述内部温湿度检测仪(213)用于测量所述生长区域内的内部温度和内部湿度,所述营养液流量计(212)用于测量所述生长区域内的营养液供给量,所述光照量检测仪(211)用于测量所述生长区域内的光照量;
所述外部环境检测单元(22)包括外部温湿度检测仪(221),所述外部温湿度检测仪(221)用于测量果蔬生长棚外部的外部温度和外部湿度。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述处理模块(6)包括第一检测控制单元(63)以及第一处理单元(64);所述第一检测控制单元(63)用于控制生长检测模块(1)进行检测,所述第一处理单元(64)用于对生长检测模块(1)获取的数据进行处理;
所述第一检测控制单元(63)配置有第一检测控制策略,所述第一检测控制策略包括:将生长区域内的果蔬进行生长周期划分,依次划分为T1至Tm,m表示生长周期的划分数量,T1表示第1个生长周期,Tm表示第m个生长周期;在每个生长周期的中间段控制摄像头(12)进行果蔬的生长图片的拍摄;
所述第一处理单元(64)配置有第一处理策略,所述第一处理策略包括:识别生长图片中的果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度;
将果蔬高度、果蔬的主干直径以及果蔬的叶片密度代入生长计算公式中求得果蔬的生长状态值;
将生长状态值以及该生长区域内的营养液供给量代入营养补给公式中求得该生长区域内的果蔬的营养液补给量。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述果蔬高度的获取方法为:将生长图片中的果蔬轮廓进行划分,将果蔬轮廓的最高点和最低点处分别画出一条水平线,将两条水平线之间的距离设置为果蔬高度;
所述果蔬的主干直径的获取方法为:将生长图片中的果蔬主干区域进行划分,获取主干区域的高度,选取三分之二的主干区域的高度,并从主干区域的最低点向上选取三分之二的主干区域高度的位置,获取该位置处的主干区域的宽度,将该位置处的主干区域的宽度设置为果蔬的主干直径;
所述果蔬的叶片密度的获取方法为:选取果蔬轮廓的上下方位上的中点,并在中点处画出一条水平线,选取水平线上方的图片作为叶片识别区域,将识别区域的叶片区域和空白区域进行获取,并求得空白区域和叶片区域的比值,将该比值设置为果蔬的叶片密度。
7.根据权利要求6所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述处理模块(6)还包括第二检测控制单元(65)以及第二处理单元(66);所述第二检测控制单元(65)用于控制环境检测模块(2)进行检测,所述第二处理单元(66)用于对环境检测模块(2)获取的数据进行处理;
所述第二检测控制单元(65)配置有第二检测控制策略,所述第二检测控制策略包括:在每个生长周期的中间段控制内部温湿度检测仪(213)、营养液流量计(212)、光照量检测仪(211)以及外部温湿度检测仪(221)进行检测;
所述第二处理单元(66)配置有第二处理策略,所述第二处理策略包括:将内部温度、内部湿度、营养液供给量、光照量、外部温度以及外部湿度代入生长质量公式内,计算得到所述生长区域的生长质量值;
根据生长质量值将若干生长区域进行等级划分,当生长质量值大于等于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第一生长等级;当生长质量值大于等于第二生长阈值且小于第一生长阈值时,将该生长区域划分为第二生长等级;当生长质量值小于第二生长阈值时,将该生长区域划分为第三生长等级。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述生长质量公式配置为:
Pszl=C1×[(WDw-c1)+WDn]+C2×[(SDw-c2)+SDn]+C3×YYgj+C4×GZl;其中,Pszl为生长质量值,WDw为外部温度,WDn为内部温度,SDw为外部湿度,SDn为内部湿度,GZl为光照量,c1为温度抵消值,c2为湿度抵消值,C1为温度转换比例,C2为湿度转换比例,C3营养液转换比例,C4为光照转换比例。
9.根据权利要求8所述的基于物联网的果蔬种植管理***,其特征在于,所述补给模块(3)包括营养液供给阀(31)以及维护终端(32),所述营养液供给阀(31)设置在营养液供给管路出口处,所述维护终端(32)与处理模块(6)通讯连接,所述维护终端(32)根据生长区域的生长等级指派维护人员进行维护。
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