CN107450449A - 一种农业监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种农业监控系统，包括传感网络、网关和监控平台；传感网络包括用于获取现场环境的环境信息并将所获取的环境信息上传到网关的传感器；网关用于将环境信息通过无线网络传输到监控平台；监控平台包括：存储模块，用于将接收的环境信息数据存储；交互界面，用于将获取的环境信息进行展示；数据处理模块，用于根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，控制执行终端调整农场的环境参数值，使农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率。本发明农业监控系统实现了对农业现场环境的监控和自动化管理，可降低人力劳动力投入。

Description

一种农业监控系统
技术领域
本发明涉及信息技术应用领域，特别是涉及一种农业监控系统。
背景技术
农业作为国家的核心产业之一，目前仍处于不可替代的地位。而我国作为一个农业大国，基于自然条件、社会经济条件以及科技发展等各方面因素的限制，在全球范围内我国农业领域的发展尚处于中低水平发展阶段。
我国传统农业中开始以徐力牵引和手工操作金属工具为标志，后来发展成为基于现代农业的机械化生产，但其中农业生产技术仍然是依赖种植人员人力进行，比如在农作物生长过程中需要种植人员到现场观察环境状况，出现不适宜农作物生长的环境条件时采取相应措施；又如，需要种植人员定期观察农作物生长状况，查看农作物是否生长良好，根据以往种植经验来判断农作物是否存在病变情况。可以看出这种传统农业生产人力劳动力投入大，人力成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种农业监控系统，与传统农业生产相比，可减少人力劳动力投入，降低人力成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种农业监控系统，包括传感网络、网关和监控平台；
所述传感网络包括分散布置在农场的、用于获取现场环境的环境信息并将所获取的环境信息上传到所述网关的传感器；
所述网关用于将收集的环境信息通过无线网络传输到所述监控平台；
所述监控平台包括：
存储模块，用于将接收的环境信息数据存储；
交互界面，用于将获取的环境信息进行展示；
数据处理模块，用于根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，控制执行终端调整所述农场的环境参数值，使所述农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率；
所述执行终端，设置在农场，用于调整所述农场的环境参数值。
可选地，所述传感网络包括：
用于获取农场的光强度数据的光强度传感器；
和/或，用于获取农场的温度数据的温度传感器；
和/或，用于获取农场的湿度数据的湿度传感器；
和/或，用于获取农场的CO2浓度数据的气体传感器。
可选地，所述存储模块具体用于将数据分块后复制，将各分块数据分别存储到多个节点中；
所述存储模块包括用于存储各分块数据的数据信息并记录分块数据与对应数据节点的映射关系的名字节点，以及多个用于存储分块数据的数据内容的数据节点。
可选地，所述存储模块还包括：用于为上层应用提供统一的数据资源管理和数据调度并协调处理对各数据节点调度的资源管理装置。
可选地，所述交互界面包括农场管理子模块，用于根据用户从显示界面输入的用户名和密码注册用户，以及根据用户从显示界面输入的用户名和密码对用户进行认证，并在认证成功时允许所述用户登录所述监控平台，还用于由所述用户设定农场名称。
可选地，所述交互界面还包括农作物管理子模块，用于添加农作物的名称、年产次数、适宜所述农作物生长的环境参数范围，并将所添加的农作物的相关信息与对应农场建立关联关系。
可选地，所述交互界面具体用于根据获取的环境信息，以环境参数值随时间的变化曲线进行显示；还具体用于根据用户的选择，显示在指定时间段内环境参数值随时间的变化曲线。
可选地，所述数据处理模块还用于根据所种植农作物的产量以及在所种植农作物的生长过程中获取的环境信息数据，绘制农作物产量与环境信息关系图，并在用户查询时将绘制的关系图发送到显示界面显示。
可选地，所述监控平台还包括：
当实时获取的环境参数值超出设定范围时进行警示的第一报警模块；
和/或，当所述数据处理模块根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，监测到所种植农作物发病率达到阈值时，进行警示的第二报警模块。
可选地，还包括设置在农场的用于拍摄所种植农作物的生长状况的摄像装置。
可选地，所述执行终端包括设置在农场的风扇；和/或照明灯，和/或遮阳板。
由上述技术方案可知，本发明所提供的农业监控系统，包括传感网络、网关和监控平台。其中，通过传感网络中布置在农场的传感器获取现场环境的环境信息，通过网关将从各传感器收集的环境信息传输到监控平台；监控平台中由存储模块将接收的环境信息数据存储；监控平台的交互界面可以展示农场的环境信息，供用户监控；监控平台的数据处理模块根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，可控制执行终端调整农场的环境参数值，使农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率。
本发明农业监控系统实现了对农场环境的监控和自动化管理，与传统农业生产相比，对于种植人员可降低劳动力投入，可降低人力成本。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明实施例提供的一种农业监控系统的示意图；
图2为本发明实施例中监控平台的示意图；
图3为本发明实施例中监控平台的生态系统图；
图4为本发明实施例中交互界面的示意图；
图5为本发明实施例中添加农场信息的显示界面示意图；
图6为本发明实施例中添加农作物信息的显示界面示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明保护的范围。
请参考图1和图2，本发明实施例提供的一种农业监控系统，包括传感网络1、网关2和监控平台3；
所述传感网络1包括分散布置在农场的、用于获取现场环境的环境信息并将所获取的环境信息上传到所述网关2的传感器；
所述网关2用于将收集的环境信息通过无线网络传输到所述监控平台3；
所述监控平台3包括：
存储模块30，用于将接收的环境信息数据存储；
交互界面31，用于将获取的环境信息进行展示；
数据处理模块32，用于根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，控制执行终端调整所述农场的环境参数值，使所述农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率；
所述执行终端33，设置在农场，用于调整所述农场的环境参数值。
本实施例农业监控系统，通过传感网络中布置在农场的传感器获取现场环境的环境信息，通过网关将从各传感器收集的环境信息传输到监控平台；监控平台中由存储模块将接收的环境信息数据存储；监控平台的交互界面可以展示农场的环境信息，供用户监控；监控平台的数据处理模块根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，可控制执行终端调整农场的环境参数值，使农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率。
本实施例农业监控系统实现了对农业现场环境的监控和自动化管理，与传统农业生产相比，对于种植人员可降低劳动力投入，可降低人力成本。
本实施例农业监控系统中，传感网络1搭建在农业现场，包括分散布置在农业现场的、用于获取现场环境的环境信息的传感器。
在具体实施时，传感器可以包括：用于获取农业现场的光强度数据的光强度传感器；和/或，用于获取农业现场的温度数据的温度传感器；和/或，用于获取农业现场的湿度数据的湿度传感器；和/或，用于获取农业现场的CO2浓度数据的气体传感器。在实际应用中传感器可以是上述的任意几种传感器，当然也可包含其它类型的用于获取环境信息的传感器，用户可根据所种植农作物的需求灵活设置，也均在本发明保护范围内。
传感器将获取的农业现场的环境信息上传到在农业现场区域对应设置的网关。在实际应用中，可设定传感器每隔预设时间将获取的环境信息数据上传到网关，并传输到存储模块3进行存储。比如可设置每隔30秒将获取的环境数据上传。优选的，传感器可采用无线传感器，传感器通过无线网络将获取的环境信息数据上传到网关2。
所述网关2将从传感器收集的环境信息，通过无线网络传输到监控平台3。其中，由存储模块30将获取的环境信息数据存储。
在一种优选实施方式中，所述存储模块30具体用于将数据分块后复制，将各分块数据分别存储到多个节点中。所述存储模块30包括：用于存储各分块数据的数据信息并记录分块数据与对应数据节点的映射关系的名字节点，用于存储分块数据的数据内容的多个数据节点。本系统中采用分布式节点集群对环境信息数据进行分布式存储，其中具体将数据分块后复制，将各分块数据分别存储到集群的多个节点中。可以提高数据存储的可靠性和读取性能。
本实施方式中，监控平台3可基于分布式文件系统(Hadoop Distributed FileSystem，Hadoop)实现。请参考图3所示，系统包括：分布式数据库(Hbase)300、分布式协调服务模块(Zookeeper)301、离线计算模块(MapReduce)302、内存计算模块(Spark)303、资源管理模块304、分布式存储模块305和数据导入/导出工具(Sqoop)306、日志收集模块(Flume)307。其中，分布式协调服务模块301用于管理各节点，离线计算模块可实现大规模数据集的并行计算。资源管理模块304用于为上层应用提供统一的数据资源管理和数据调度并协调处理对各数据节点调度，本系统中通过资源管理模块可以为上层应用提供统一的数据资源管理和数据调度，方便数据资源管理和调度。
请参考图4，本实施例农业监控系统中，所述交互界面31包括农场管理子模块310，用于根据用户从显示界面输入的用户名和密码注册用户，以及根据用户从显示界面输入的用户名和密码对用户进行认证，并在认证成功时允许所述用户登录所述监控平台，还用于由所述用户设定农场名称。
农场管理子模块310用于实现注册用户、对用户信息以及对应农场信息的管理。请参考图5，为本实施例中添加农场信息的显示界面示意图。用户在本农业监控系统中注册时，用户根据显示界面显示的内容，在显示界面上对应位置输入用户名、密码等信息，还可填写农场名称，填写完信息后点击“添加”按钮，农场管理子模块310根据用户输入的用户名和密码为用户注册。用户在后续使用中，可以使用用户名和密码登录本监控平台，也可以查询、修改或者删除对应农场信息。
所述交互界面31还包括农作物管理子模块311，用于添加农作物的名称、年产次数、适宜所述农作物生长的环境参数范围，并将所添加的农作物的相关信息与对应农场建立关联关系。
请参考图6，为本实施例中添加农作物信息的显示界面示意图。用户在本监控系统中注册后，需要添加农场所种植农作物的相关信息。具体的，用户根据该显示界面上显示的内容“作物名称”、“年产次数”，以及温度最高值和最低值、湿度最高值和最低值，二氧化碳浓度的最高值和最低值、光照强度的最高值和最低值等，在相应位置输入对应信息，在点击“完成记录”按钮后则添加成功。通过农作物管理子模块311可实现对对应农场种植的农作物信息的添加、修改。
本实施例系统中，所述交互界面31具体用于根据获取的环境信息，以环境参数值随时间的变化曲线进行显示；所述交互界面31还具体用于根据用户的选择，显示在指定时间段内环境参数值随时间的变化曲线。示例性的，根据用户的查询要求，显示界面可以实时显示环境参数值随时间的变化曲线，比如农场内温度随时间的变化曲线，农场内CO2浓度随时间的变化曲线等。根据用户的选择，显示界面也可以展示出最近一天、一周、两周或者最近一个月的环境参数值随时间的变化曲线。
进一步的，本农业监控系统中，所述数据处理模块32还用于根据所种植农作物的产量以及在所种植农作物的生长过程中获取的环境信息数据，绘制农作物产量与环境信息关系图，并在用户查询时将绘制的关系图发送到显示界面显示。根据用户录入的某段时间内的农作物产量，计算出其平均每日的产量，最后获取该段时间内的各种环境的数据，当收集了大量的环境信息与产量的数据时，经过数据挖掘与分析，得出产量与环境信息的关系，逐渐得到最适宜农作物生长的环境。
本实施例农业监控系统中，所述监控平台3还包括：
当实时获取的环境参数值超出设定范围时进行警示的第一报警模块。
和/或，当所述数据处理模块根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，监测到所种植农作物发病率达到阈值时，进行警示的第二报警模块。
根据实时获取的农场的环境信息，当监测到农场某项环境参数值超出设定范围，比如农场内当前温度过高，湿度过低，或者光照强度不满足设定范围时，进行警示，这样及时提示用户使其能及时采取措施，以保证农场环境适宜于所种植农作物良好生长。根据获取的农场的环境信息，依据对历史数据的统计分析结果反映的所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，当监测到当前农场环境内农作物的发病率达到阈值时，进行警示，提示用户以便用户根据实际情况及时采取措施，从而起到预防病虫害发生，降低农药残留风险，有助于提高农作物生产质量和产量。
进一步的，本实施例农业监控系统中，还包括设置在农场的用于拍摄所种植农作物的生长状况的摄像装置。可以通过摄像装置拍摄的图像，掌握农作物的生长情况。当根据实时获取的环境信息，结合历史数据反映的所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，同时结合摄像装置拍摄的农作物图像，综合监控农作物的生长状况以及监测是否存在发病情况。本实施例农业监控系统中，所述执行终端33包括设置在农场的风扇；和/或照明灯，和/或遮阳板。
风扇的主要作是调节农场气体的浓度变化，比如当大棚中CO2浓度过高时需要控制风扇打开、把大棚外的空气吹进来使大棚中CO2浓度达到需求的合适值。灯光的作用是当大棚中光照不足时，采取控制灯光的措施使农作物到达需求的光照强度。步进电机的作用是当大棚光照过强时，调节步进电机控制遮阳板调节光照强度。
本实施例农业监控系统所涉及的农场可以是种植大棚，本实施例农业监控系统也可以应用于其它类型的农场。
本实施例农业监控系统中，在农场内布置用于获取环境信息的传感器，基于精密加工的发展业使得传感器节点的体积越来越小，方便部署；并且，传感器能耗比较低，一般使用电池供电，不需要特别布线；另外，传感网络能实现自组网。局部节点损坏不影响整体网络。
以上对本发明所提供的一种农场监控系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种农业监控系统，其特征在于，包括传感网络、网关和监控平台；
所述传感网络包括分散布置在农场的、用于获取现场环境的环境信息并将所获取的环境信息上传到所述网关的传感器；
所述网关用于将收集的环境信息通过无线网络传输到所述监控平台；
所述监控平台包括：
存储模块，用于将接收的环境信息数据存储；
交互界面，用于将获取的环境信息进行展示；
数据处理模块，用于根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物生长过程中各类型环境信息的统计分布，以及所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，控制执行终端调整所述农场的环境参数值，使所述农场的环境参数值适宜于所种植农作物生长并降低发病率；
所述执行终端，设置在农场，用于调整所述农场的环境参数值。
2.根据权利要求1所述的农业监控系统，其特征在于，所述传感网络包括：
用于获取农场的光强度数据的光强度传感器；
和/或，用于获取农场的温度数据的温度传感器；
和/或，用于获取农场的湿度数据的湿度传感器；
和/或，用于获取农场的CO2浓度数据的气体传感器。
3.根据权利要求1所述的农业监控系统，其特征在于，所述存储模块具体用于将数据分块后复制，将各分块数据分别存储到多个节点中；
所述存储模块包括用于存储各分块数据的数据信息并记录分块数据与对应数据节点的映射关系的名字节点，以及多个用于存储分块数据的数据内容的数据节点。
4.根据权利要求1所述的农业监控系统，其特征在于，所述交互界面包括农场管理子模块，用于根据用户从显示界面输入的用户名和密码注册用户，以及根据用户从显示界面输入的用户名和密码对用户进行认证，并在认证成功时允许所述用户登录所述监控平台，还用于由所述用户设定农场名称。
5.根据权利要求4所述的农业监控系统，其特征在于，所述交互界面还包括农作物管理子模块，用于添加农作物的名称、年产次数、适宜所述农作物生长的环境参数范围，并将所添加的农作物的相关信息与对应农场建立关联关系。
6.根据权利要求1所述的农业监控系统，其特征在于，所述交互界面具体用于根据获取的环境信息，以环境参数值随时间的变化曲线进行显示；还具体用于根据用户的选择，显示在指定时间段内环境参数值随时间的变化曲线。
7.根据权利要求1所述的农业监控系统，其特征在于，所述数据处理模块还用于根据所种植农作物的产量以及在所种植农作物的生长过程中获取的环境信息数据，绘制农作物产量与环境信息关系图，并在用户查询时将绘制的关系图发送到显示界面显示。
8.根据权利要求1-7任一项所述的农业监控系统，其特征在于，所述监控平台还包括：
当实时获取的环境参数值超出设定范围时进行警示的第一报警模块；
和/或，当所述数据处理模块根据实时获取的环境信息，结合所种植农作物发病时期各类型环境信息的相关性，监测到所种植农作物发病率达到阈值时，进行警示的第二报警模块。
9.根据权利要求1-7任一项所述的农业监控系统，其特征在于，还包括设置在农场的用于拍摄所种植农作物的生长状况的摄像装置。
10.根据权利要求1-7任一项所述的农业监控系统，其特征在于，所述执行终端包括设置在农场的风扇，和/或照明灯，和/或遮阳板。
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