CN104267674B - 一种作物认种认养服务系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种作物认种认养服务系统和方法，其中作物认种认养服务系统包括：监控子系统、数据处理子系统和互动子系统；其中监控子系统用于对田间作物进行实时监控，得到监控视频、图像数据和墒情数据；数据处理子系统中包括生产档案模块和生产预警模块，生产档案模块用于根据生产技术规程建立生产档案数据，生产预警模块用于进行计算分析得到报警信息；互动子系统包括服务器和客户端，服务器用于将预先制作的科普教程发送给客户端；建立虚拟立体场景；将来自客户端的生产指令通过服务器发送给数据处理子系统，指示建立符合生产指令建立相应的操作规程。利用物联网、网络通信等技术手段建立连接用户和田间的平台，增加互动性。

Description

一种作物认种认养服务系统和方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，特别涉及一种作物认种认养服务系统和方法。

背景技术

近年来，休闲农业产业发展已进入转型升级的关键时期，更加强化休闲农业与乡村旅游经营场所的创意和设计，建设集农耕体验、田园观光、教育展示、文化传承于一体的休闲农业园，注重农村文化资源挖掘，不断丰富农业产品，探索文化创意产业与农业旅游产业融合发展。基于“认种认养”模式的农业休闲旅游项目是农业领域的创新发展，是推进农业与文化、科技、生态、旅游的融合，为都市人群提供缓解工作压力、追求健康有益的质朴生活，亲身参与农业劳作、体验田园乐趣的个性化服务。

传统的“认种认养”农业休闲旅游项目的局限性，随着物联网技术及硬件设备逐渐成熟，已有在“开心农场”游戏的基础上发展物联网技术的“认种认养”农业休闲旅游项目，把虚拟的游戏变为现实。但是多数情况下是用户选择一块田地进行“认养”，决定种植哪种作物，可以委托农业园管理者进行播种、施肥、喷药以及灌溉等农事操作，还可以是用于在闲暇时间亲自管理，或者在家里通过视频对种植的作用长势、是否成熟等进行监控。

但是现有的“认种认养”模式还存在一定的局限性，如通过视频监控的形式实现远程监控作物的生长状况，但还缺乏深度融合，无法满足用户个性化需求。另外，由于用户仅能通过实时监控的视频查看当前或历史状态，目前的活动开展缺少为消费者提供互动通道平台，对于用户而言缺少互动性。因此由于现有技术存在上述局限性，对整个“认种认养”农业休闲旅游项目的发展非常不利。

发明内容

为了解决现有“认种认养”农业休闲旅游项目发展的局限性，利用物联网技术和网络通信技术等技术手段，一方面，本发明提供了一种作物认种认养服务系统，包括：

监控子系统、数据处理子系统和互动子系统；

其中所述监控子系统用于对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并将所述监控视频、所述图像数据和所述墒情数据发送给所述互动子系统；

所述数据处理子系统中包括生产档案模块和生产预警模块，所述生产档案模块用于根据生产技术规程建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息，所述生产预警模块用于根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息，并发送给所述互动子系统；

所述互动子系统包括服务器和客户端，所述服务器用于根据所述监控视频获知田间管理过程；还用于将预先制作的科普教程发送给所述客户端；还用于根据所述图像数据和所述墒情数据建立虚拟立体场景；还用于将来自所述客户端的生产指令发送给所述数据处理子系统，指示建立符合所述生产指令的操作规程；还用于按照所述生产档案数据中记录的操作规程指示所述监控子系统进行相应操作。

可选的，所述监控子系统包括监控模块、墒情监测模块、灌溉控制模块和通信模块；

所述监控模块包括网络摄像头和用于支撑所述网络摄像头的云台；所述墒情监测模块包括土壤温湿度传感器，用于测量土壤温湿度，得到所述墒情数据；所述灌溉控制模块包括有多条水管构成的灌溉网管和控制阀，用于对灌溉进行控制；所述通信模块与所述监控模块、所述墒情监测模块和所述灌溉控制模块连接，用于实现所述监控模块、所述墒情监测模块和所述灌溉控制模块与所述服务器之间的通信。

可选的，所述生产预警模块包括第一预警模块，用于根据所述墒情数据产生报警信息，如果所述墒情数据中的土壤湿度低于所述环境信息临界表中的干旱临界值，则向所述服务器发出干旱报警。

可选的，所述服务器根据所述干旱报警向所述监控子系统发送指令，控制所述监控子系统中的灌溉控制模块开始对作物进行灌溉。

可选的，所述生产预警模块还包括第二预警模块，用于根据所述图像数据中远景数据和近景数据分别向所述服务器发出全局报警和局部报警；

所述全局报警包括：

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果所述缺苗率高于所述环境信息临界表中的缺苗率，则向所述服务器发出缺苗报警；或者

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果所述倒伏率高于所述环境信息临界表中的倒伏率，则向所述服务器发出倒伏报警；

所述局部报警包括：

根据所述近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向所述服务器发出病虫害报警。

可选的，所述服务器将所述缺苗报警、倒伏报警或所述病虫害报警发送给所述客户端。

可选的，所述客户端包括计算机终端和/或手机终端。

另一方面，本发明还提供了一种作物认种认养服务方法，包括：

数据处理子系统建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息，并向服务器发送指令，指示监控子系统按照所述生产档案数据中记录的操作规程种植作物；

所述监控子系统对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并发送给所述服务器；

根据所述监控视频获知田间管理过程，并将预先制作的科普教程发送给客户端；

所述服务器根据所述图像数据和所述墒情数据建立虚拟立体场景；将来自所述客户端的生产指令发送给所述数据处理子系统，指示建立符合所述生产指令的操作规程，并更新之前生产档案数据中的操作规程；还根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息。

可选的，所述根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

对所述墒情数据进行计算分析，如果所述墒情数据中的土壤湿度低于所述环境信息临界表中的干旱临界值，则向所述服务器发出干旱报警；

所述服务器根据所述干旱报警向所述监控子系统发送指令，控制所述监控子系统中的灌溉控制模块开始对作物进行灌溉。

可选的，所述根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

根据所述图像数据中远景数据和近景数据分别向所述服务器发出全局报警和局部报警；

所述全局报警包括：

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果所述缺苗率高于所述环境信息临界表中的缺苗率，则向所述服务器发出缺苗报警；或者

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果所述倒伏率高于所述环境信息临界表中的倒伏率，则向所述服务器发出倒伏报警；

所述局部报警包括：

根据所述近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向所述服务器发出病虫害报警；

所述服务器将所述缺苗报警、倒伏报警或所述病虫害报警发送给所述客户端。

本发明结合物联网技术、虚拟动漫技术以及网络通信等技术提供一种作物认种认养服务系统，为田间的监控子系统、服务器以及客户端之间建立关联，不仅用户可以在客户端对田间作物的生长过程进行监控，还能向用户播放科普视频进行教学，使得即便没有相关操作经验的用户也能够通过学习对种植手段、种植方法等有所了解，并在掌握一定技能后在虚拟立体场景中对作物种植进行规划，给出自己的生产指令，增加互动性和参与性，对认种认养模式的可持续性发展产生积极影响。

附图说明

图1为实施例一提供的一种作物认种认养服务系统的组成示意图；

图2为实施例一中监控子系统的各部分与服务器以及客户端的拓扑关系示意图；

图3为实施例二中提供的一种作物认种认养服务方法的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，农业物联网是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物之间全面互联的网络。运用物联网系统中的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO₂传感器等传感器设备获取物理世界的各种信息，再通过无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递这些信息，从而实现对作物生长的远程感知。为农业生产者提供实时监测、远程控制、信息查询以及异常报警等功能，为农业精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，其广泛地应用于农业生产、环境监测、智能节水灌溉、作物远程诊断和农产品质量安全追溯等诸多方面。

实施例一

基于物联网的上述优点，本实施例提供了一种作物认种认养服务系统，组成示意图如图1所示，包括：

监控子系统10、数据处理子系统20和互动子系统30。

其中监控子系统10用于对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并将监控视频、图像数据和墒情数据发送给互动子系统30。根据监控视频可以实时地对田间生产活动进行监控，而定时采集的图像数据和墒情数据需要存储在服务器31，用于对整个生产过程进行溯源和查询。其中本实施例中的认种认养作物可以是大田作物也可以是温室作物。

数据处理子系统20中包括生产档案模块21和生产预警模块22，其中生产档案模块21用于根据生产技术规程建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息；生产预警模块22用于根据从服务器31获取的墒情数据、图像数据与预先设定的环境信息临界表进行计算分析得到报警信息，并发送给互动子系统30。生产档案数据中记录的过程包括：按照种植作物品种信息制定作物生长过程中相应的操作规程，按照该操作规程结合作物种植的环境信息制定逐日生产操作表单，按照该逐日生产操作表单进行作物生产种植，并填写作物生长信息。其中生产档案数据的形成是用户在专家预先制定的生产技术规程的基础上，根据田间作业进行的记录，不仅反映是一种记录，还体现是在专家互动指导下对作物的认种认养。

互动子系统30包括服务器31和客户端32，服务器31用于根据监控视频获知田间管理过程。服务器31还用于将预先制作的科普教程发送给客户端32，其中的科普教程是专家根据该品种作物种植技术指导动漫开发技术人员开发出的动漫视频，预先存储在服务器31中，供用户点播观看学习。服务器31还用于根据图像数据和墒情数据建立虚拟立体场景。其中的虚拟立体场景(也就是虚拟3D场景)，是为了服务于网上虚拟认种认养的一种场景载体，使用户交互起来更加有沉浸感。服务器31还用于将来自客户端的生产指令发送给数据处理子系统20，指示建立符合生产指令的操作规程；还用于按照生产档案数据中记录的操作规程指示监控子系统10进行相应操作。服务器31用于根据监控视频获知田间管理过程之后，还可以发送到指定的客户端32上。由于监控子系统10属于物理层的硬件结构，数据处理子系统20属于数据驱动层，而互动子系统30属于互动体验层，可以建立起物理层和数据驱动层之间的桥梁，实现物理层和数据驱动层之间的交互，增加互动性。

可选的，客户端32包括计算机终端和/或手机终端，当然还可以是他类型的移动终端。另外，与服务器31连接的客户端32的个数可以一个，还可以是多个，可以在多个客户端上同时对服务器进行访问，获取想要监测的数据或向服务器发送指示作物种植的生产指令。

可选的，监控子系统10包括监控模块11、墒情监测模块12、灌溉控制模块13和通信模块14。

监控模块11包括网络摄像头和用于支撑网络摄像头的云台。每个监控模块由一对网络摄像头和一个云台组成，一对网络摄像头平行同向安装于云台上，每个监控模块按照行间距4米、列间距4米以矩阵方式架设于田间基埂上，网络摄像头及其云台能够远程调控摄像头的旋转、焦距调整以及定时拍照等，用于对田间作物的生长进行实时远程监控以及定期的图像数据采集，便于后期溯源和查询。

需要说明的是，本实施例中监控模块按照4m*4m进行放置，此时可以获得最佳的图像效果，但是在实际应用中还可以对间距进行适当的调整，此处不再一一列举。

墒情监测模块12包括土壤温湿度传感器，用于测量土壤温湿度，得到墒情数据。需要说明的是，在墒情监测模块12中还可以包括空气温湿度传感器、太阳辐射强度传感器、降雨量传感器和风速风向传感器，分别用于测量空气温湿度、太阳辐射强度、降雨量和风速风向，这些传感器测量得到的数据也属于墒情数据。利用墒情监测模块对作物有关的、各方面的生长环境信息通过传感器的方式进行监测。

灌溉控制模块13包括有多条水管构成的灌溉网管和控制阀，用于对灌溉进行控制，在生长过程中多数作物都需要定期定量的进行灌溉，因此需要建立覆盖全面的灌溉网管，以便对所有作物进行有效灌溉。在目前农业技术领域内，为节水多采用滴灌方式灌溉，因此需构建滴灌的灌溉网管。不同习性的作物灌溉的水量、时间可能会有区别，因此在灌溉网管中还需要有控制阀进行控制，一般控制阀采用电磁阀，更加便于控制。

通信模块14与监控模块11、墒情监测模块12和灌溉控制模块13连接，用于实现监控模块11、墒情监测模块12和灌溉控制模块13与服务器31之间的通信，优先选用3G无线通信模块。通过通信模块才能实现监控子系统10和互动子系统30之间的衔接，实现服务器和网络摄像头、墒情监测模块以及灌溉控制模块相连，完成数据存储、数据分析以及客户端访问服务器的目的，实现交互访问与体验。

优选地，在监控子系统中还可以包括供电模块，可以是室外使用太阳能电磁板，还可以是室内使用室内电源，用以持续的为整个监控子系统31提供电能支持。

可选的，数据处理子系统20中不仅包括生产档案模块21，还包括生产预警模块22，用于根据从服务器31获取的墒情数据、图像数据与预先设定的环境信息临界表进行比较，如果超出环境信息临界表中的临界值，则向服务器31发出报警信息。

具体的，生产预警模块22中包括第一预警模块221，用于根据墒情数据产生报警信息，如果墒情数据中的土壤湿度低于环境信息临界表中的干旱临界值，则向服务器31发出干旱报警。之后，服务器31根据干旱报警向监控子系统10发送指令，控制监控子系统10中的灌溉控制模块13开始对作物进行灌溉。

可选的，生产预警模块22还包括第二预警模块222，用于根据图像数据中远景数据和近景数据分别向服务器31发出全局报警和局部报警。由于从网络摄像头能够获得田间大范围内的远景数据，还可以通过调整焦距对个别作物进行小范围图像获取，即近景数据。根据远景数据和近景数据的不同还能进行不同角度的报警。其中全局报警包括：

根据远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果缺苗率高于环境信息临界表中的缺苗率，则向服务器31发出缺苗报警；或者

根据远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果倒伏率高于环境信息临界表中的倒伏率，则向服务器31发出倒伏报警。

局部报警包括：

根据近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向服务器31发出病虫害报警。之后，服务器31再将缺苗报警、倒伏报警或病虫害报警发送给客户端32，以实现用户能实时了解田间作物的状况。

按照子系统所在不同层进行划分，给出上述系统的一个最佳实施方案，具体如下：

(一)物理层

物理层包括监控子系统，包括监控模块、墒情监测模块、灌溉控制模块、通信模块和供电模块，连接关系和功能如上所述，此处不再赘述。监控子系统的各部分与服务器以及客户端的拓扑关系如图2所示。

(二)数据驱动层

数据驱动层主要包括：

1)生产档案数据，生产档案数据记录作物生长过程中进行的农事各项操作以及作物生长信息，方便用户进行作物种植过程信息溯源，其数据的构造步骤：

①农业专家按照种植作物品种信息，制定作物种植生产技术规程；②农业专家按照生产技术规程以及种植环境信息，制定逐日生产操作表单；③种植工人按照逐日生产操作表单，进行作物生产种植农事操作，并填写作物生长信息以及警报信息；④农业专家根据种植工人填报信息，及时调整逐日生产操作表单；⑤对以上操作进行数据存储，形成作物种植生产档案。

需要说明的是，在虚拟立体场景下，还可以是用户通过客户端输入其制定的技术规程，按照用户的要求对作物生长进行控制，使得该系统更加满足用户的个性化需求，互动性较强。

2)生产预警数据，生产预警数据包括基于墒情数据的预警和基于网络摄像头采集图像数据的预警。

基于墒情数据的预警模块由以下三部分组成：①根据系统搭建的墒情检测站进行墒情数据的自动采集与存储；②基于临界表的环境信息报警，由农作种植专家按照种植作物品种特性以及作物生长不同时间阶段，建立环境信息报警临界表，系统按照环境信息报警临界表，结合实时采集环境信息进行实时环境报警。③基于环境信息的灌溉决策支持功能，根据报警结果和作物生长所需适宜含水量的上、下限比较情况，确定灌溉方案,并根据需要发出使机泵自动开启的指令,按照制定的灌水计划,按灌溉顺序、灌溉时间,实现按需、精准灌溉,达到高效节水、优质高产的目的。

基于网络摄像头采集图像数据的预警模块由以下两部分组成：①根据系统搭建的网络摄像监控系统，进行图像数据的自动采集与存储，设置图像采集定时器，每整点采集一组图像，每组图像包括近景和远景两幅图像，并通过标记图像类型以及时间信息，进行命名存储便于查询；②基于图像报警，分为局部报警和全局报警，局部报警根据变焦采集的作物近景图像数据，通过近景采集的作物叶片、茎节、果实图像信息，利用纹理信息比较，进行病虫害报警；全局报警根据变焦采集的作物远景图像数据，通过远景采集的作物群体图像信息，计算缺苗率、倒伏情况信息报警。

(三)互动体验层

互动体验层有效利用监控子系统，结合数据处理子系统，为用户搭建作物认种认养服务系统，主要包括如下模块：

1)基于监控系统的实时生产过程监控，用户通过互联网访问网路摄像机，能够实时监控“认种认养”种植区生产活动场景，通过操作摄像头方向用户能够对摄像头安装位置360度角度的场景监控，通过调整摄像头的焦距，能够进行远景以及近景观看，近景能够清晰看到种植作物的叶片，实时了解作物生长情况，远景能够看到委托管理工人田间管理劳动过程，实时监控田间管理过程以及学习工人田间作业技能。

2)基于3D动漫视频的作物种植科普技术学习，依据“认种认养”种植园区中种植作物的种植技术规程，利用3D动漫视频开发技术，开发“认种认养”农作物的虚拟种植动漫教程，介绍农作物每个阶段的种植手段、种植方法、种植工具以及对无公害种植方法的宣传。从而满足参加“认种认养”用户对于作物种植知识的学习培训，增加种植技能，更好的体验种植的乐趣。

3)种植过程信息溯源，“认种认养”体验用户通过种植过程存储信息，对“认种认养”种植区种植过程信息的溯源查询，根据信息类别，用户能够溯源的信息包括：

①基于图像监控信息进行溯源，根据“认种认养”作物种植区安装网络摄像头的定时采集、摄像头方向调整以及变焦功能，把安装摄像头的地块按照每个角度间隔60度，分割为6个区域，每间隔一小时定时采集每个区域的近景远景各一张图像照片，并命名编号自动存储于服务器中，“认种认养”用户通过访问服务器能够获取种植区域的图像信息，用于作物生长过程信息溯源。②基于墒情数据进行溯源，墒情数据的定时获取与存储，“认种认养”种植区安装的墒情传感设备每间隔10分钟定时采集气候墒情数据，并存储于服务器数据库中。墒情数据历史查询，用户通过访问服务器获取“认种认养”种植区的土壤的温湿度、空气温湿度、太阳辐射度、降雨量以及风速风向历史信息，可以一天为单位，以周为单位，以月为单位进行数据查询；墒情数据统计分析功能，统计分析在合理墒情范围内的墒情数据的天数等。③基于生产管理档案进行溯源，通过查询种植技术工人逐日填写的生产管理档案，用户能够了解到“认种认养”种植区内的生产管理情况。

4)基于虚拟3D场景的虚实互动；通过3D建模技术，以1:1的比例建立“认种认养”种植区的虚拟3D场景，“认种认养”用户不仅能够实际种植区参与互动，还可以通过网络在“认种认养”虚拟种植区中进行场景漫游、数据查询(墒情数据、图像数据)以及远程种植管理，其中种植管理包括提交和填写生产档案以及远程控制灌溉设备，从而提高“认种认养“虚实结合互动体验的乐趣。

5)基于“认种认养”互动分享，该模块通过论坛的形式，为“认种认养”用户提供交流平台，用户通过手机客户端拍摄“认种认养”用户劳动场景图片、通过远程访问网络摄像头拍摄的“认种认养”种植区场景图片、作物长势，果实采收等图片，并分享参与“认种认养”实践的心得体会，技术交流，劳动成果等评论，同时其他用户能够对该用户发布的信息进行评论回复，并可通过连接微博进行深度交流以及信息传播。

综上所述，本实施例根据物联网技术、虚拟动漫技术以及网络通信技术，提出了一种基于物联网的“认种认养”服务系统，有效解决目前“认种认养”旅游项目发展具有局限性的弊端。与传统的“认种认养”农业休闲旅游相比，应用物联网技术、虚拟动漫技术以及网络通信技术的基于物联网的“认种认养”服务系统，能够有效解决目前“认种认养”旅游项目发展的弊端，有效增强“认种认养”旅游项目的互动性与趣味性，增强“认种认养”农业休闲旅游的可持续性，加强农村文化资源挖掘，提升农产品附加值，融入农业科普教育内涵。该系统还具有较好的扩展性，能够根据不同农业旅游园区主推“认种认养”作物的不同，而进行更大范围的推广和应用。

实施例二

基于上述实施例一，相应的，本实施例还提供了一种作物认种认养服务方法，步骤流程如图3所示，包括以下步骤：

步骤S1、数据处理子系统建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息，并向服务器发送指令，指示监控子系统按照生产档案数据中记录的操作规程种植作物。

步骤S2、监控子系统对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并发送给服务器。

步骤S3、根据监控视频获知田间管理过程，并将预先制作的科普教程发送给客户端。

步骤S4、服务器根据图像数据和墒情数据建立虚拟立体场景，将来自客户端的生产指令发送给数据处理子系统，指示建立符合生产指令的操作规程，并更新之前生产档案数据中的操作规程；以及根据从服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息，具体的：如果超出环境信息临界表中的临界值，则向服务器发出报警信息。

具体的，上述步骤S4中根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

对墒情数据进行计算分析，将墒情数据中的土壤湿度与预先设定的环境信息临界表进行对比，如果墒情数据中的土壤湿度低于环境信息临界表中的干旱临界值，则向服务器发出干旱报警；

服务器根据干旱报警向监控子系统发送指令，控制监控子系统中的灌溉控制模块开始对作物进行灌溉。

可选的，上述步骤S4中根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

根据图像数据中远景数据和近景数据分别向服务器发出全局报警和局部报警，其中的全局报警包括：

根据远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果缺苗率高于环境信息临界表中的缺苗率，则向服务器发出缺苗报警；或者

根据远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果倒伏率高于环境信息临界表中的倒伏率，则向服务器发出倒伏报警。

其中的局部报警包括：

根据近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向服务器发出病虫害报警；

最后服务器将缺苗报警、倒伏报警或病虫害报警发送给客户端。

该方法结合物联网技术、虚拟动漫技术以及网络通信等技术，为田间的监控子系统、服务器以及客户端之间建立关联，不仅用户可以在客户端对田间作物的生长过程进行监控，还能依据记录的操作规程做成科普视频，供用户参考，使得即便没有相关操作经验的用户对种植手段、种植方法等进行学习，并在掌握一定技能后在虚拟立体场景中对作物种植进行规划，给出自己的生产指令，增加互动性和参与性，对认种认养模式的可持续性发展产生积极影响。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种作物认种认养服务系统，其特征在于，包括：监控子系统、数据处理子系统和互动子系统；

其中所述监控子系统用于对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并将所述监控视频、所述图像数据和所述墒情数据发送给所述互动子系统；

所述数据处理子系统中包括生产档案模块和生产预警模块，所述生产档案模块用于根据生产技术规程建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息；其中，生产档案数据的形成是用户在专家预先制定的生产技术规程的基础上，根据田间作业进行的记录；

所述生产预警模块用于根据从服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息，并发送给所述互动子系统；

所述互动子系统包括服务器和客户端，所述服务器用于根据所述监控视频获知田间管理过程；还用于将预先制作的科普教程发送给所述客户端；还用于根据所述图像数据和所述墒情数据建立虚拟立体场景；还用于将来自所述客户端的生产指令发送给所述数据处理子系统，指示建立符合所述生产指令的操作规程；还用于按照所述生产档案数据中记录的操作规程指示所述监控子系统进行相应操作。

2.根据权利要求1所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述监控子系统包括监控模块、墒情监测模块、灌溉控制模块和通信模块；

所述监控模块包括网络摄像头和用于支撑所述网络摄像头的云台；所述墒情监测模块包括土壤温湿度传感器，用于测量土壤温湿度，得到所述墒情数据；所述灌溉控制模块包括有多条水管构成的灌溉网管和控制阀，用于对灌溉进行控制；所述通信模块与所述监控模块、所述墒情监测模块和所述灌溉控制模块连接，用于实现所述监控模块、所述墒情监测模块和所述灌溉控制模块与所述服务器之间的通信。

3.根据权利要求1所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述生产预警模块包括第一预警模块，用于根据所述墒情数据产生报警信息，如果所述墒情数据中的土壤湿度低于环境信息临界表中的干旱临界值，则向所述服务器发出干旱报警。

4.根据权利要求3所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述服务器根据所述干旱报警向所述监控子系统发送指令，控制所述监控子系统中的灌溉控制模块开始对作物进行灌溉。

5.根据权利要求3所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述生产预警模块还包括第二预警模块，用于根据所述图像数据中远景数据和近景数据分别向所述服务器发出全局报警和局部报警；

所述全局报警包括：

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果所述缺苗率高于所述环境信息临界表中的缺苗率，则向所述服务器发出缺苗报警；或者

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果所述倒伏率高于所述环境信息临界表中的倒伏率，则向所述服务器发出倒伏报警；

所述局部报警包括：

根据所述近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向所述服务器发出病虫害报警。

6.根据权利要求5所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述服务器将所述缺苗报警、倒伏报警或所述病虫害报警发送给客户端。

7.根据权利要求1或6所述的作物认种认养服务系统，其特征在于，所述客户端包括计算机终端和/或手机终端。

8.一种作物认种认养服务方法，其特征在于，包括：

数据处理子系统建立生产档案数据，记录作物生长过程中进行的操作规程以及作物生长信息，并向服务器发送指令，指示监控子系统按照所述生产档案数据中记录的操作规程种植作物；

所述监控子系统对田间作物进行实时监控，得到监控视频，定时采集得到图像数据和田间环境的墒情数据，并发送给所述服务器；

根据所述监控视频获知田间管理过程，并将预先制作的科普教程发送给客户端；

所述服务器根据所述图像数据和所述墒情数据建立虚拟立体场景；将来自所述客户端的生产指令发送给所述数据处理子系统，指示建立符合所述生产指令的操作规程，并更新之前生产档案数据中的操作规程；还根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息。

9.根据权利要求8所述的作物认种认养服务方法，其特征在于，所述根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

对所述墒情数据进行计算分析，如果所述墒情数据中的土壤湿度低于环境信息临界表中的干旱临界值，则向所述服务器发出干旱报警；

所述服务器根据所述干旱报警向所述监控子系统发送指令，控制所述监控子系统中的灌溉控制模块开始对作物进行灌溉。

10.根据权利要求8所述的作物认种认养服务方法，其特征在于，所述根据从所述服务器获取的墒情数据、图像数据进行计算分析得到报警信息包括：

对所述图像数据进行图像处理，根据所述图像数据中远景数据和近景数据分别向所述服务器发出全局报警和局部报警；

所述全局报警包括：

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算缺苗率，如果所述缺苗率高于环境信息临界表中的缺苗率，则向所述服务器发出缺苗报警；或者

根据所述远景数据得到作物群体图像信息计算倒伏率，如果所述倒伏率高于环境信息临界表中的倒伏率，则向所述服务器发出倒伏报警；

所述局部报警包括：

根据所述近景数据对作物的叶、茎或果实的图像做纹理分析得到相应的纹理图像，如果得到的纹理图像与正常纹理图像之间的差值超过阈值，则向所述服务器发出病虫害报警；

所述服务器将所述缺苗报警、倒伏报警或所述病虫害报警发送给所述客户端。