CN108876649A - 一种基于大数据分析的葡萄种植管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统，生态农业发展将逐渐成为主流。在葡萄种植管理的环节中进行生态农业改良逐渐成为行业发展趋势，而结合大数据进行葡萄种植管理同样逐渐成为热点。为了将两者的优势相结合，本方提出一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统，具体包括：数据采集模块、数据分析模块、预期产量质量控制模块、生态肥料计算模块、管理方案生成模块。

Description

一种基于大数据分析的葡萄种植管理系统

技术领域

本发明设计水果种植领域，特别涉及一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统。

背景技术

近年来，消费者消费水平日益提高，对于水果的需求模式也逐渐发生变化，尤其是对于葡萄的需求。葡萄的生长周期，在春天当温度上升到约摄氏10度时，葡萄树的生长周期就开始了。新芽萌发然后第一片叶子出现，接着树枝开始生长。到了5、6月，花瓣形成开花以及施肥都在这期间末期进行，开花完了后数天浆果形成；这是果实生长的第一阶段。在7、8月葡萄树的生长期间内，浆果发育，接着到了果实成熟期。红葡萄的外皮著色，而白葡萄则失去起谈绿色；这正是果实成熟期的开始。当葡萄成熟后，就可以开始采收，果实成熟阶段的特征是果汁中的糖分增加，酸度降低，以及依据不同的形成不同的香味品种个别香味的形成。从开花到果实成熟结束通常要90至100天，到了秋末叶落，葡萄树既进入休眠期。近年来生态农业进入快速发展阶段，其中沼气资源的应用符合生态农业的要求。沼气技术是规模养殖场处理粪污的主要手段。包含在原料中的固形物通过厌氧发酵，不仅产生沼气作为生活生产用的清洁燃料，同时也产生沼液沼渣，可为种植业提供大量营养丰富的有机肥料。沼液是“三沼”(沼气、沼液、沼渣)综合利用中，最有效果、最有活力和最有发展潜力的部分，其效用主要体现在调节植物生长、提供养分和抗病虫害等方面。对于葡萄的种植，其产量的预测往往依据种植管理者的经验，最终的结果往往有较大的偏差，同时各种不可控的因素往往也导致最终葡萄果实产量大大受影响。同时现有的葡萄大规模生产不仅仅是满足量的需求，例如酿酒等行业对葡萄的含水程度以及酸甜度也有一定的要求，且需要的葡萄产品，为了获取收益最大化以及符合生态农业要求的种植方式，种植管理者急需一种可以精确量化控制的葡萄生态种植管理系统。鉴于以上现有技术中存在的问题，本申请采用以下技术方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统，其特征在于包括：数据采集模块、数据分析模块、预期产量质量控制模块、生态肥料计算模块、管理方案生成模块。

各模块之间的数据相互关联，每一步骤的数据成果都作为下一步骤的计算依据。

数据采集模块所采集的数据包括卫星数据、无人机采集数据以及葡萄种植园中的温度、湿度传感器数据。

数据分析模块根据所采集的各项数据，形成整个种植园区的可视化图像，具体包括各区域的温度分布图、湿度分布图、光照强度分布图、葡萄植株类型分布图、葡萄植株叶面指数分布图、太阳光合有效辐射分布图、葡萄植株生长周期分布图、土壤肥力分布图、肥料需求分布图。

预期产量控制模块根据分析模块所得的各指标分布图，可以量化处于各生长周期的葡萄植株的数量，通过该数量数据，可以进行精确的葡萄产量预测，同时可以根据收获果实的品质要求，通过收获时间，以及光照、土壤、水分、温度等条件的控制，达到符合收获要求的葡萄果实品质。

为了达到预期的葡萄品质和产量，管理方案生成模块可以将预期的产量和质量的葡萄果实产量准确分配至各区域，并且生成各区域的光照、土壤、水分、温度等条件的控制条件方案，具体包括各区域的光照时长和时机的控制；土壤肥力控制；灌溉次数的控制；最佳生长温度的控制。

生态肥料计算模块根据各区域的施肥时机、所需肥料量以及肥料的具体配比，生成生态肥料整体配比方案。

本发明的有益效果是：

1、通过数据收集进行可量化的葡萄植株生长状态监控。

2、通过多种数据指标的区域可视化，达到了精确分区管理的目的。

3、种植管理者结合已有的葡萄种植经验可以更加精确的预估各区域的各种葡萄植株的产量和品质，达到受益最大化。

4、通过明确各区域所需要的肥料配比，便于种植管理者充分合理进行生态肥料加工，充分发挥生态农业的优势。

附图说明

图1本发明的系统架构图

通过卫星和无人机以及传感器等设备收集葡萄种植区域的大量数据，形成整个种植园区的可视化图像，具体包括各区域的温度分布图、湿度分布图、光照强度分布图、葡萄植株类型分布图、葡萄植株叶面指数分布图、太阳光合有效辐射分布图、葡萄植株生长周期分布图、土壤肥力分布图，便于种植管理者量化观察各区域的环境情况，在选择了各品种的葡萄的产量和品质的情况下，合理控制各种生长条件，达到受益最大化。同时结合沼液技术，通过预估各区域肥料需求，采用合理的沼液肥料配比，计算所需沼液的总量，进行统一生产，统一喷洒，精确施肥，发挥生态农业优势作用。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此：

实施例1：

本发明系统适用于大型葡萄种植园，数据采集模块通过卫星传感器对地表辐射和反射电磁波的信息进行收集处理，并最后形成卫星影像，结合葡萄植株的的叶面指数、太阳光合有效辐射等指标，可以观察葡萄植株的类别、长势、光合作用强弱、土壤水分含量等，与以往农作物观测仅通过人工实地考察不同，在进行大面积葡萄种植管理的过程中，卫星数据具有明显优势，可复制程度高、覆盖面积大，统计方便，在面对大面积葡萄种植情况下服务价格低。同时结合卫星遥感探测的地形图，还可以为无人机的飞行提供航线规划，从而更加精确的监控葡萄植株生长状态，得到更加详细的监控数据，同时数据获取弄快连接至个传感器，用于获取温度、湿度等数据。

所获得的数据结合位置信息进行保存，分析模块可以将带有位置信息的数据进行可视化处理，具体为绘制各区域的温度分布图、湿度分布图、光照强度分布图、葡萄植株类型分布图、葡萄植株叶面指数分布图、太阳光合有效辐射分布图、葡萄植株生长周期分布图、土壤肥力分布图，其中针对各区域的各种数据图可以进行分割、组合。

种植管理者在进行植株管理时，可以通过区域的分割，葡萄品种的分割，选择相应区域的相应品种的葡萄果实的品质，从而分区域进行种植条件控制。具体如希望得到酸度高的A区甲种普通果实，则在A区的葡萄刚进入成熟期时就控制光照和温度，减少光照，并逐步开始收获果实，保证了葡萄没有涩味，同时具有一定酸味，同时可以其他特殊需求定制管理方案，便于量产符合需求的葡萄果实。

实施例2：

通过采集得到各葡萄植株生长区域的品种信息，肥力信息，施肥时机，以及所需肥料的配比，生态肥料计算模块进行统筹规划，最终给出全部种植区域进行施肥所需要的生态肥量，其中生态肥料的配比过程如下：葡萄品种为维多利亚，株行距1m×6m，棚架栽培。供试沼液取自某生猪养殖场大型沼气综合利用工程，pH值在7.2～7.6。沼气工程产气正常，经抽样检测，沼液养分含量为:全氮634mg·L－1，全磷145mg·L－1，全钾384mg·L－1。沼液喷滴前先进行预处理:将沼液在沼液滤池内存放5d左右，并先后过80目和100目的筛网，以去除其中的固形物，防止堵塞滴灌系统。

根据葡萄植株生长的各周期，喷洒实施建议如下：葡萄苗长出7叶前，用清水滴灌；长出7叶以后，按各处理浓度配比约7d滴灌1次，7月后适当增加喷滴次数，4d左右滴灌1次。每次滴灌时间约1h，每667m 2滴灌量约1.5t。在发芽期结束前施基肥:处理1～3基肥为沼渣，每667m 2施1.5t；处理4基肥为鸡粪+复合肥，每667m 2施900kg鸡粪+100kg三元复合肥。其他栽培管理技术相同。

经以上的生态肥制作和喷洒后，土壤中的肥力得到明显改善，采用沼液喷滴栽培可有效提高土壤中的有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、电导率、孔隙度和吸湿系数。喷滴沼液量越高，改善土壤肥力效果越明显。与常规施肥相比，采用纯沼液喷滴条件下土壤有机质、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾、电导率分别增加35.6％、43.7％、45.8％、29.9％、30.9％、23.9％、41.3％，孔隙度和吸湿系数分别增加7.9、0.43百分点。在连续高温天气时，常规施肥葡萄园普遍出现落叶和土壤板结的现象，长期施用沼肥的葡萄园则基本不受影响。采用沼液喷滴可以促进葡萄增产增收。喷滴的沼液量越高，葡萄产量越高，收益也越高。纯沼液喷滴比常规喷滴施肥增产11.47％，每667m 2葡萄增加销售收入2 232元。此外，观察显示，在连续高温天气时，常规施肥葡萄园普遍出现葡萄干枯、减产的情况，而长期施用沼肥的葡萄园则基本不受影响。

Claims (7)

1.一种基于大数据的葡萄生态种植管理系统，其特征在于包括：数据采集模块、数据分析模块、预期产量质量控制模块、生态肥料计算模块、管理方案生成模块。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，各模块之间的数据相互关联，每一步骤的数据成果都作为下一步骤的计算依据。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，数据采集模块所采集的数据包括卫星数据、无人机采集数据以及葡萄种植园中的温度、湿度传感器数据。

4.如权利要求1所述系统，其特征在于，数据分析模块根据所采集的各项数据，形成整个种植园区的可视化图像，具体包括各区域的温度分布图、湿度分布图、光照强度分布图、葡萄植株类型分布图、葡萄植株叶面指数分布图、太阳光合有效辐射分布图、葡萄植株生长周期分布图、土壤肥力分布图、肥料需求分布图。

5.如权利要求1所述系统，其特征在于，预期产量控制模块根据分析模块所得的各指标分布图，可以量化处于各生长周期的葡萄植株的数量，通过该数量数据，可以进行精确的葡萄产量预测，同时可以根据收获果实的品质要求，通过收获时间，以及光照、土壤、水分、温度等条件的控制，达到符合收获要求的葡萄果实品质。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，为了达到预期的葡萄品质和产量，管理方案生成模块可以将预期的产量和质量的葡萄果实产量准确分配至各区域，并且生成各区域的光照、土壤、水分、温度等条件的控制条件方案，具体包括各区域的光照时长和时机的控制；土壤肥力控制；灌溉次数的控制；最佳生长温度的控制。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，生态肥料计算模块根据各区域的施肥时机、所需肥料量以及肥料的具体配比，生成生态肥料整体配比方案。