CN103440551A - 基于单株标识的果园双向信息获取方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于单株标识的果园双向信息获取方法和系统，包括：采用标签对单株果树进行标识；利用便携式设备获取单株果树的标签信息，并与所述单株果树的生产信息一并上传至服务器；利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并返回至便携式设备。本发明能够采用单株果树标识标签实现果树个体信息的获取，可以依据果树的个体差异进行基于单株的生产信息的实时采集和上传，并且快速获取对应于单株果树的环境信息，实现了果树个体生产信息和环境信息的双向采集和获取，从而大大提高了果园的管理精度，提升信息采集的效率，增强了在田间直接获取信息的能力，有利于构建果园精准管理系统。

Description

基于单株标识的果园双向信息获取方法与系统

技术领域

本发明涉及农作物信息采集领域，尤其涉及基于单株标识的果园双向信息获取方法与系统。

背景技术

随着移动技术的快速发展，对于田间生产信息的实时采集和环境信息的快速获取越来越成为农事操作中重要的研究课题，采用移动设备进行农产品农事信息的管理和田间实时信息的监测等技术在现代农业生产中有了长足的进步。

在现有技术中，一般采用的是便携式电脑、手机或个人数字助理(PDA，Personal Digital Assistant)等设备为载体，采集农作物定植、施肥、防治病虫害、灌溉等信息，然后保存到设备中，并通过无线远程和有线本地两种方式上传到企业服务器端，实现农事操作信息的实地采集和实时传输；而随着传感器技术的快速发展，现有技术多利用信息采集前段将传感设备实时采集到的气象、土壤、农田环境要素等多路信息及视频图像信息集成为单路信息通过无线传输设备及传输网络传输给服务器，并交由服务器进行处理，来实现对农作物的可视化实时监测，为农业专家及决策管理者提供直观、可信的参考信息和数据。

而由以上描述可知，现有技术采集生产信息的方式只能满足粗放管理下整个生产单元(如整栋温室或整个地块)生产信息的上传，并无法满足以单株果树为单位的具有个体差异的生产信息的实时采集和所处周边环境信息的获取，无法有效地构建果园的精准管理系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提供基于单株标识的果园双向信息采集方法与系统，能够依据果树个体差异实现果园内的精准信息双向传输，以解决现有技术中只能针对整个生产单元信息进行粗放采集和传递，信息获取精度不高的技术问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于单株标识的果园双向信息获取方法，包括：

采用标签对单株果树进行标识；

利用便携式设备获取单株果树的标签信息，并与所述单株果树的生产信息一并上传至服务器；

利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并返回至便携式设备。

进一步地，所述方法还包括：服务器综合分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，计算对应所述单株果树的生产决策信息并返回至便携式设备。

进一步地，

所述标签信息包括：果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个；

所述生产信息包括：定植、灌溉、施肥、用药、收获信息中的一个或多个。

进一步地，所述环境信息包括：空气温度、空气湿度、土壤温度、光照、风向风速信息中的一个或多个。

进一步地，所述利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息包括：

利用服务器获取便携式设备上传的所述单株果树位置信息；

利用服务器根据获取的位置信息检索距离所述单株果树最近的环境传感器；

利用服务器查找检索得到的环境传感器所采集到的环境信息。

另一方面，本发明还提供一种基于单株标识的果园双向信息获取系统，包括：单株果树标识标签、便携式设备、环境传感器和服务器，其中：

单株果树标识标签，悬挂在单株果树上，用于存储单株果树信息，对单株果树进行标识；

便携式设备，用于获取单株果树标识标签信息，接收所述单株果树的生产信息，一并上传至服务器；

环境传感器，用于获取所处位置的环境信息；

服务器，用于接收便携式设备上传的单株果树标识标签信息和生产信息，获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并将环境信息返回至便携式设备。

进一步地，所述服务器还用于：分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，计算对应所述单株果树的生产决策信息并返回至便携式设备。

进一步地，所述单株果树标识标签包括：标签体和悬挂活动扣，标签体与悬挂活动扣通过标签体上的通孔连接，其中：

标签体，包括标签表层、上保护层、无线射频识别芯片和下保护层，由上到下依次排列：标签表层为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯材料层，包括二维条码和果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个可视标签信息；上保护层和下保护层为尼龙66材料保护层，用于封装无线射频识别芯片；无线射频识别芯片位于上下保护层之间，用于记录果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个信息；

悬挂活动扣，用于将标签体悬挂在所述单株果树上。

进一步地，

所述便携式设备，用于通过读取无线射频识别芯片信息获取单株果树标识标签信息，和/或，用于通过摄取二维条码信息获取单株果树标识标签信息；

所述便携式设备将标签信息和生产信息上传服务器的方式为：短消息、通用分组无线服务技术或第三代移动通信技术。

进一步地，所述服务器还包括：位置检索模块，用于根据服务器获取的果树位置信息检索距离果树最近的环境传感器，将检索到的环境传感器的环境信息获取为所述对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息。

(三)有益效果

可见，在本发明提出的基于单株标识的果园双向信息获取方法和系统中，能够采用单株果树标识标签实现果树个体信息的获取，可以依据果树的个体差异进行基于单株的生产信息的实时采集和上传，并且快速获取对应于单株果树的环境信息，实现了果树个体生产信息和环境信息的双向采集和获取，从而大大提高了果园的管理精度，提升信息采集的效率，增强了在田间直接获取信息的能力，有利于构建果园精准管理系统。

另外，本发明中将采集到的单株果树标签信息和各种生产信息、环境信息相结合，并且能够根据单株果树的位置信息调用距离最近的环境传感器，在达到基于单株标识获取生产信息目的的基础上，能够更精确地做到基于果树的位置信息来主动获取周边微环境的环境信息，从而实现对单株果树的生产进行更有效的辅助决策的目的，可以有针对性地精准指导果树的进一步生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中基于单株标识的果园双向信息获取方法的基本流程示意图；

图2是本发明一个优选实施例中基于单株标识的果园双向信息获取方法的流程示意图；

图3是本发明一个优选实施例中单株果树标识标签结构示意图；

图中A：标签体；B：悬挂活动扣；1：齿体；2：通孔；3：标签体主体；4：二维码；5：带体；

图4是本发明实施例中基于单株标识的果园双向信息获取系统的基本结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本发明实施例提出一种基于单株标识的果园双向信息获取方法，参见图1，该方法包括：

步骤101：采用标签对单株果树进行标识。

步骤102：利用便携式设备获取单株果树的标签信息，并与所述单株果树的生产信息一并上传至服务器。

步骤103：利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并返回至便携式设备。

可见，在本发明实施例提出的基于单株标识的果园双向信息获取方法中，能够采用单株果树标识标签实现果树个体信息的获取，可以依据果树的个体差异进行基于单株的生产信息的实时采集和上传，并且快速获取对应于单株果树的环境信息，实现了果树个体生产信息和环境信息的双向采集和获取，从而大大提高了果园的管理精度，提升信息采集的效率，增强了在田间直接获取信息的能力，有利于构建果园精准管理系统。

在本发明实施例的上述方法中，为了实现基于单株果树的果园的精准信息管理，一种较佳的方式是利用服务器综合分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，来做出相对应的生产决策：比如根据单株果树的生长阶段和环境条件变化来判断可能产生的病虫害，做出相关病虫害的预测预警；根据单株果树的生长阶段的肥料需求情况及环境温度变化来综合判断肥料的施用情况，及时补施所缺少的肥料；根据单株果树周围微环境的降雨和灌溉情况制订灌溉时间表等，然后将对应的生产决策信息返回至便携式设备。

为了构建依据果树个体差异的单株标识信息，一种较佳的处理方式是将果树编号、果树位置信息、果树所属单位等信息采集进入果树标签信息中。

在实际中，为了更加迅速精确地实现基于单株果树的生产信息采集，在本发明的一个实施例中，可以通过录入各项生产信息完成生产信息的录入和上传，比如：录入肥料名称、施肥数量、施肥时间完成施肥信息的采集；录入用药名称、用药数量、用药时间完成用药信息采集；录入灌溉数量、灌溉时间完成灌溉信息采集；录入疏花疏果等其他操作名称和时间完成其他生产信息的采集等。

在本发明的实施例实际操作中，为了更加全面地得到环境传感器的环境信息，环境传感器采集的环境信息可以包括：空气温度、空气湿度、土壤温度、光照、风向风速信息中的一个或多个。

在本发明的另一个实施例中，在达到基于单株标识获取生产信息目的的基础上，为了能够进一步达到基于果树的位置信息来主动获取周边微环境的环境信息，并对单株果树的生产进行精准的辅助决策的目的，较佳地，还可以采取以下获取环境信息的方法：

步骤S1：利用服务器获取便携式设备上传的所述单株果树位置信息。

步骤S2：利用服务器根据获取的位置信息检索距离所述单株果树最近的环境传感器；

步骤S3：利用服务器查找检索得到的环境传感器所采集到的环境信息。

下面以利用手持无线射频识别芯片(RFID)读写器实现基于单株标识的果园双向信息获取方法为例，来详细说明本发明一个实施例的实现过程，如图2所示。

步骤201：在服务器中录入果园中每一株果树的编号、位置信息和所属单位。

服务器作为果园精准生产管理系统，需要预先存储果园中每一株果树的相关信息，以便于之后生产信息和环境信息的存储和快速检索调用。

步骤202：制作与服务器中录入信息相对应的单株果树标识标签，标签的结构如图3所示，标签中采用二维码和RFID芯片记录每株果树的编号、位置信息和所属的单位。

由图3可知，单株果树标识标签包括：标签体A和悬挂活动扣B，其中标签体A和悬挂活动扣B通过标签体A上的通孔2连接，通孔2设计在标签体主体3的边处，带体5底部与通孔2侧面和标签体主体3边结合，可加大带体与标签体的接触面，防止连接处断裂。标签通过齿体1悬挂于树枝上，可以有效止退，防止标签滑落。

标签体A由四层构成：标签表层、上下保护层及超高频RFID芯片。上下保护层采用耐燃耐磨的尼龙66材料，对RFID芯片进行封装；标签表层采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料，二维条码4及其它可视信息都打印在标签表层上。可视信息包括果树编号、果树所属单位等。

步骤203：将单株果树标识标签分别悬挂在相对应的果树上，实现单株果树标识。

每一株果树都具有相对应的单株果树标识标签，此步骤直接建立了单株果树、标签和服务器中存储信息的信息对应关系。

步骤204：在果园内布置环境传感器，并获取相应的空气温度、空气湿度、土壤温度、光照、风向风速等环境信息并上传至远程服务器。

此步骤实现的是环境传感器的布置和环境信息的采集并上传。

步骤205：利用手持RFID读写器在距离0.3-2米的范围内对准单株果树标识标签进行果树信息读取。

手持RFID读写器可以在一定的距离范围内读取标签中RFID芯片中存储的果树各项信息，并显示出来。

步骤206：在手持RFID读写器中输入各项生产信息，如采集人员输入肥料名称、施肥数量、施肥时间完成施肥信息采集；或输入用药名称、用药数量、用药时间完成用药信息采集；或输入灌溉数量、灌溉时间完成灌溉信息采集；或输入疏花疏果等其他操作名及时间，完成其他生产信息采集。

在手持RFID读写器已经获取单株果树标签信息的基础上，在该株果树的编号下输入各项生产信息，完成对应单株果树的生产信息的采集过程。

步骤207：检查所输入生产信息是否正确，如果不正确，回到步骤206进行生产信息的重新输入和修改；如果正确，进入步骤208。

步骤208：将确认后的生产信息与在单株果树标识标签中采集到的单株果树标签信息自动建立关联，并通过GPRS远程发送至服务器端的果园精准生产管理系统。

此步骤完成了将单株果树标签信息和所输入生产信息建立联系的过程，并将其上传至远程服务器进行存储和分析。

步骤209：在服务器端接收手持RFID读写器所上传的单株果树标签信息和相对应的生产信息，进行存储。

步骤210：利用服务器接收到的单株果树标签信息提取所对应的果树位置信息。

此步骤中目的是获得单株果树所对应的精确位置信息。

步骤211：在服务器端根据提取的单株果树位置信息自动查询与该果树位置最近的环境传感器，并且提取服务器端已经存储的该环境传感器的环境信息。

此步骤建立了单株果树对应的地理位置和距离最近的环境传感器获取的环境信息之间的直接关系。

步骤212：服务器将提取得到的环境信息通过通用分组无线服务技术(GPRS)发送回手持RFID读写器便携端。

手持RFID读写器可以利用输出装置读取该株果树所对应的微环境周边环境信息。

步骤213：服务器综合存储和分析得到的基于单株标识的果树生产信息和在该果树周边微环境中采集到的环境信息，得到对应该果树的生产决策信息，在手持RFID读写器中显示出来。

服务器可以综合采集和计算基于单株标识的果园生产信息和环境信息，并得到具有针对性的精准的管理决策信息以指导果树的进一步生产，例如：根据单株果树的生长阶段和环境条件变化来判断可能产生的病虫害，做出相关病虫害的预测预警；根据单株果树的生长阶段的肥料需求情况及环境温度变化来综合判断肥料的施用情况，及时补施所缺少的肥料；根据单株果树周围微环境的降雨和灌溉情况制订灌溉时间表等，然后将对应的生产决策信息返回至便携式设备。

至此，则完成了基于单株标识的果园双向信息获取的全过程。

另外，需要说明的是，上述基于图2的所有流程描述是本发明基于单株标识的果园双向信息获取方法的一种优选的实现过程，在本发明基于单株标识的果园双向信息获取方法的实际实现中，可以根据需要在图2所示流程的基础上进行任意变形，可以是选择图2中的任意步骤来实现，各步骤的先后顺序也可以根据需要调整等。比如，在一种实际实现中，可以不使用手持RFID读写器读写标签中RFID芯片信息，而是采用智能手机中的摄像头摄取标签表层的二维码并加以解析来读取单株果树标签信息，相应地，此种方法摄取信息的距离就相应变为0.1-0.4米；再如，在本发明方法的另一种实际实现中，在步骤208中上传服务器信息的方式可以不是GPRS，而选择短信息(SMS)或第三代移动通信技术(3G)等。

本发明的一个实施例中，还提出了一种基于单株标识的果园双向信息获取系统，包括：单株果树标识标签401、便携式设备402、环境传感器403和服务器404，其中：

单株果树标识标签401，悬挂在单株果树上，用于存储单株果树信息，对单株果树进行标识；

便携式设备402，用于获取单株果树标识标签信息，接收所述单株果树的生产信息，一并上传至服务器404；

环境传感器403，用于获取所处位置的环境信息；

服务器404，用于接收便携式设备402上传的单株果树标识标签信息和生产信息，获取对应于所述单株果树的环境传感器403的环境信息并将环境信息返回至便携式设备402。

在本发明实施例的实际实现中，为了实现基于单株果树的果园的精准信息管理，一种较佳的方式是服务器还用于：分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，计算对应所述单株果树的生产决策信息并返回至便携式设备。

在本发明系统的一个实施例中，为了更好地实现单株果树的标记，较佳地，单株果树标识标签401可以包括：标签体A和悬挂活动扣B，如图3所示，标签体A与悬挂活动扣B通过标签体A上的通孔2连接。标签体A包括标签表层、上保护层、RFID芯片和下保护层，由上到下依次排列：标签表层为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯(PVC)材料层，包括二维条码和果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个可视标签信息；上保护层和下保护层为尼龙66材料保护层，用于封装RFID芯片；无线视频标签(RFID芯片)位于上下保护层之间，用于利用芯片记录果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个标签信息。悬挂活动扣B用于将标签体悬挂在单株果树上。

在本发明系统的另一个实施例中，为了更好地读取单株果树的标识信息，并且与所输入的生产信息全面精确地对应，一个优选的方式是：便携式设备402可以用于读取RFID芯片信息获取单株果树标识标签信息，和/或，用于摄取标签上的二维条码信息获取单株果树标识标签信息。

在将果树标签信息和生产信息上传的过程中，为了能够快速准确地将结果上传服务器403，便携式设备402可以采取SMS、GPRS或3G的方式进行上传。

在本发明的一个实施例中，在达到基于单株标识获取生产信息目的的基础上，为了能够进一步达到基于果树的位置信息来主动获取周边微环境的环境信息，并对单株果树的生产进行精准的辅助决策的目的，较佳地，还可以在服务器403中包括：位置检索模块，用于根据服务器403获取的果树位置信息检索距离果树最近的环境传感器404，并反馈给服务器403。而此时服务器403可以根据位置检索模块反馈的环境传感器404的信息，查找相应的环境信息并返回至便携式设备402。

需要说明的是，上述图4所示的基于单株标识的果园双向信息获取系统的各个实施例的结构可以进行任意组合使用。

可见，本发明实施例具有如下有益效果：

在本发明实施例提出的基于单株标识的果园双向信息获取方法和系统中，能够采用单株果树标识标签实现果树个体信息的获取，可以依据果树的个体差异进行基于单株的生产信息的实时采集和上传，并且快速对应于单株果树的环境信息，实现了果树个体生产信息和环境信息的双向采集和获取，从而大大提高了果园的管理精度，提升信息采集的效率，增强了在田间直接获取信息的能力，有利于构建果园精准管理系统。

另外，本发明实施例中将采集到的单株果树标签信息和各种生产信息、环境信息相结合，并且能够根据单株果树的位置信息调用距离最近的环境传感器，在达到基于单株标识获取生产信息目的的基础上，能够更精确地做到基于果树的位置信息来主动获取周边微环境的环境信息，从而实现对单株果树的生产进行更有效的辅助决策的目的，可以有针对性地精准指导果树的进一步生产。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；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：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于单株标识的果园双向信息获取方法，其特征在于，包括：

采用标签对单株果树进行标识；

利用便携式设备获取单株果树的标签信息，并与所述单株果树的生产信息一并上传至服务器；

利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并返回至便携式设备。

2.根据权利要求1所述的基于单株标识的果园双向信息获取方法，其特征在于，所述方法还包括：服务器综合分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，计算对应所述单株果树的生产决策信息并返回至便携式设备。

3.根据权利要求1所述的基于单株标识的果园双向信息获取方法，其特征在于，

所述标签信息包括：果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个；

所述生产信息包括：定植、灌溉、施肥、用药、收获信息中的一个或多个。

4.根据权利要求1所述的基于单株标识的果园双向信息获取方法，其特征在于，所述环境信息包括：空气温度、空气湿度、土壤温度、光照、风向风速信息中的一个或多个。

5.根据权利要求1所述的基于单株标识的果园双向信息获取方法，其特征在于，所述利用服务器获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息包括：

利用服务器获取便携式设备上传的所述单株果树位置信息；

利用服务器根据获取的位置信息检索距离所述单株果树最近的环境传感器；

利用服务器查找检索得到的环境传感器所采集到的环境信息。

6.一种基于单株标识的果园双向信息获取系统，其特征在于，包括：单株果树标识标签、便携式设备、环境传感器和服务器，其中：

单株果树标识标签，悬挂在单株果树上，用于存储单株果树信息，对单株果树进行标识；

便携式设备，用于获取单株果树标识标签信息，接收所述单株果树的生产信息，一并上传至服务器；

环境传感器，用于获取所处位置的环境信息；

服务器，用于接收便携式设备上传的单株果树标识标签信息和生产信息，获取对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息并将环境信息返回至便携式设备。

7.根据权利要求6所述的基于单株标识的果园双向信息获取系统，其特征在于，所述服务器还用于：分析采集到的所述单株果树的生产信息和环境信息，计算对应所述单株果树的生产决策信息并返回至便携式设备。

8.根据权利要求6所述的基于单株标识的果园双向信息获取系统，其特征在于，所述单株果树标识标签包括：标签体和悬挂活动扣，标签体与悬挂活动扣通过标签体上的通孔连接，其中：

标签体，包括标签表层、上保护层、无线射频识别芯片和下保护层，由上到下依次排列：标签表层为聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯材料层，包括二维条码和果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个可视标签信息；上保护层和下保护层为尼龙66材料保护层，用于封装无线射频识别芯片；无线射频识别芯片位于上下保护层之间，用于记录果树编号、果树位置信息、果树所属单位中的一个或多个信息；

悬挂活动扣，用于将标签体悬挂在所述单株果树上。

9.根据权利要求8所述的基于单株标识的果园双向信息获取系统，其特征在于：

所述便携式设备，用于通过读取无线射频识别芯片信息获取单株果树标识标签信息，和/或，用于通过摄取二维条码信息获取单株果树标识标签信息；

所述便携式设备将标签信息和生产信息上传服务器的方式为：短消息、通用分组无线服务技术或第三代移动通信技术。

10.根据权利要求6所述的基于单株标识的果园双向信息获取系统，其特征在于，所述服务器还包括：位置检索模块，用于根据服务器获取的果树位置信息检索距离果树最近的环境传感器，将检索到的环境传感器的环境信息获取为所述对应于所述单株果树的环境传感器的环境信息。

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