CN109656207A - 一种基于大数据分析平台的智慧烟叶种植分析管理系统 - Google Patents

Abstract

一种基于大数据分析平台的智慧烟叶种植分析管理系统，步骤包括智慧烟庄基地环境建设、生态环境数据采集、烟叶种植业务系统开发、大数据分析平台搭建、信息跟踪统计系统开发，统计数据应用探索。本发明实现对烟叶种植过程的生态信息实时掌控，形成原料品质分析管理体系，实现烟叶种植远程监控管理，提升农业信息化管理水平，减少烟叶种植人力成本，消除人力种植管理局限性。

Description

一种基于大数据分析平台的智慧烟叶种植分析管理系统

技术领域

本发明属于烟草种植领域，具体涉及一种基于大数据分析平台的烟叶种植分析管理系统。

背景技术

我国作为一个农业生产大国，有着广阔的耕地面积，而农业也作为国民经济的基础，在当前的经济和社会发展中有着举足轻重的地位。烟叶种植行业作为我国农业经济的重要组成部分，对农业经济的发展起到关键作用，也增快了农民创收、农村脱贫的步伐。然而近年来，随着农业人口的不断减少，从事烟叶种植的劳动力也出现了紧缺的局面，很多地方已经出现了烟叶可收购量逐年萎缩的情况。所以，提高烟叶生产种植的效率、实现种植过程的科学化和标准化管理、降低人力成本已经成为了当前烟叶种植领域发展的重中之重。

然而，随着科学的进步和发展，有限的资源得于无限的发挥其生产潜力，通过对“互联网+农业”的不断探索和尝试，烟叶种植的标准化和体系化进程有了新的发展方向。新型网络的发展使得人们可以非常低的价格成本实现网络信号的大面积覆盖，并实现数据的高效率传输。结合对各类气象、土壤等数据传感器和网络摄像头的使用，使得烟叶种植的生态环境监测也有了新的实现方案。借助现代大数据平台的高效数据处理能力，烟叶种植过程的智慧分析管理和对标准化种植的探索也得于更高效的进行。

为了消除传统烟叶种植过程中的各种局限性和不可控性，针对当前烟叶种植的背景需求，并结合当前的互联网的发展环境，融入当前新型的生态化智慧庄园种植管理新思路，将传统烟叶种植和现代化智慧农业庄园有机融合，利用“互联网+”的现代化运营管理新模式，实现一种烟叶标准化种植管理的智慧庄园建设方法，为现代的传统烟叶种植探索一套优质原料生产的标准化体系，对新型农业物联网管理思维形成可行性示范效应，通过不断创新，探索出满足优质烟叶标准化种植的新方法，实现种植过程的标准化和智慧化管理，探索出模型化的烟叶生态种植体系，来辅助现代烟叶种植完成规范化转型，实现农业与科技的深入结合，进而实现符合未来优烟叶种植管理的标准化体系。

发明内容

为了实现上述目地，本发明的技术方案:

本发明的方案实现步骤包括智慧烟庄基地环境建设、生态环境数据采集、烟叶种植业务系统开发、大数据分析平台搭建、信息跟踪统计系统开发，统计数据应用探索。

智慧烟庄基地环境建设是整个方案实施的基础，主要完成烟庄基地的机房建设、供电和供水网络敷设、生态环境监测传感设备和摄像头安装、无人机停机坪修建、水肥药作业管理间建设、全区域网络覆盖等环节，为整个智慧烟庄建设提供基础实施环境保障。

生态环境数据采集是实现烟叶种植环境中气象、土壤等生态指标的实时信息采集，并对数据进行格式化解析和存储。通过在智慧烟庄种植基地现场安装气象和土壤传感器设备，通过设定的频率对数据进行实时采集，并利用无线通信模块和LoRa物联网网关，将采集得到的信息与远程的服务器做无缝对接，并由专门的数据采集服务软件完成实时解析与存储，为数据的进一步运行提供基础。

烟叶种植业务系统开发用于实现对烟叶种植过程业务的补充登记，并对其信息进行存储和统计处理。利用B/S(浏览器/服务器)软件开发架构，结合mysql数据库的应用，为用户提供相关的填报功能，首先实现烟叶移栽、烟叶打顶、烟叶采摘、烟叶收购等业务数据的填报。然后，利用多光谱航拍摄无人机定期对烟田进行范围拍摄，并利用Pix4多光谱分析软件对图片进行分析，得出烟叶的生长质量和病虫害严重程度等指标信息，再将其做实时登记，为将来的烟叶产量预测和生长态势分析提供数据基础。

大数据分析平台建设是为了实现数据分析的基础平台，用于对所有生态环境采集信息和烟叶种植过程业务信息进行汇聚管理并实现高效率分析。通过搭建BI大数据分析平台，并与生态环境数据采集系统和烟叶种植业务系统集成，实现采集数据和业务数据的高度集成。并利用平台的特有存储和算法体系，保证对数据的高效分析。

信息跟踪统计系统开发是在大数据分析平台搭建完成的基础上对数据的深层次分析。利用专业化BI工具，利用各类数据信息，结合BI工具本身的便捷性和高效性，通过对SQL数据查询语言的应用，开发能够满足分析需求的图形报表和统计报表，实现对烟叶生长态势和生态环境信息的相关性和差异性分析。

统计信息应用探索是在信息跟踪统计分析的基础上继续深入分析和数据的深度挖掘，探索一套符合烟叶种植业务的标准化管理体系，并建立一个烟叶种植过程和生态体系相结合的指标模型，建立原料品质生态体系，实现烟叶的标准化种植与管理。

本发明提供了一种实现烟叶标准化种植管理的智慧庄园建设方法，其有益效果如下：

实现对烟叶种植过程的生态信息实时掌控，形成原料品质分析管理体系。通过对烟叶生长气象、土壤等生态环境信息的数据化掌控，使得烟叶种植生态环境信息与生长态势信息的差异性分析和关联性分析更为方便，也为原料品质分析管理体系的形成奠定基础，为烟叶标准化种植提供更精准的控制依据，更可靠的实现原料产量预测。

实现烟叶种植远程监控管理，提升农业信息化管理水平。利用“互联网+农业”的智慧农业思维，实现对农业种植全过程远程监控管理，更及时的掌握烟叶生长的预警信息，更方便的完成无人化调度管理，使得农业生产实现与信息化的深度结合，提升农业管理信息化水平。

提升烟叶种植过程中水、肥、药的使用效率，实现农业收益的最大化；使用智慧烟庄中水、肥、药一体化灌溉设备，实现烟叶种植中对水、肥、药的精准施用，极大的改善了传统农业生产中完全依赖人力经验的灌溉方法，提高了水资源的使用效率，改善因肥、药施用过多而造成的土壤板结、环境污染的现状，也有助于开发土地的使用潜力，实现农业收益的最大化。

减少烟叶种植人力成本，消除人力种植管理局限性。在传统农业中，烟叶种植的人力成本巨大，对个人的种植经验依赖性较大。而由于个人经验的不可控性和人力的局限性，给烟叶种植产业增添了更多不可控的因素，无法形成更标准的质量管理体系。通过对智慧烟庄建设中自动灌溉设备、植保无人机、远程监控管理等设备和管理方式的融入，大大的将少人力的作业量，实现人力成本的降低。随着信息化管理的融入，使得烟叶种植实现了数据化管理，避免了传统农业中因为人力而带来的不可控的风险因素，极大程度的消除了人力局限性。

附图说明

图1是本发明实现流程结构图。

具体实施方式

如图1所示：

1、气象监测站。实现智慧烟庄的实地气象信息监测，并将监测得到的气象信息通过RS323接口传输给与之配套的信号无线传输模块。监测的气象信息包括：空气温度、空气湿度、降水量、日照时数、风速、风向。监测站可以实现数据发射频率的编程设定。

2、土壤监测站。实现智慧烟庄的实现土壤信息监测，并将监测得到的气象信息通过RS323接口传输给与之配套的信号无线传输模块。监测的土壤信息包括：土壤温度、土壤含水率、土壤电导率、土壤pH值。监测站可以实现数据发射频率的编程设定。

3、水肥药一体化自动灌溉设备。与PLC可编程控制器通过RS485串口连接，用于控制智能灌溉设备完成对烟叶种植过程中的水、肥、药自动化灌溉作业，并将灌溉过程信息通过串口通信传递至PLC，最终将数据传输至数据服务器以完成灌溉过程数据采集。采集的数据包括当前浇灌状态、阀门开关状态、浇灌量、流速、灌溉时间、灌溉溶液的EC值和pH值等信息。

4、信号无线传输模块。与气象、土壤监测设备通过串口连接，实现数据的传输协议转换，并通过内置的无线发射器与远程LoRa网关连接，实现信息的远距离无线传输。

5、PLC可编程控制器。与水肥药一体化设备通过串口连接，并通过Profi-Net协议与数据存储服务器连接，在服务器上搭建OPC服务器，最终实现对水肥药一体设备的远程自动控制。并将灌溉过程信息与同样的方式传输至服务器实现灌溉数据采集。

6、LoRa无线网关。用于实现气象、土壤等信息的远程自动接收，并将数据通过虚拟化串口的方式与服务器上的串口驱动连接，实现数据的获取、格式化和存储。

7、数据存储服务器。是气象、土壤等数据采集和存储的中心服务器，通过在上面安装虚拟化串口驱动服务和OPC服务端，获取生态和水肥药一体化设备数据并进行二次格式化处理，再开发用于连接串口服务和OPC服务器的数据采集服务，结合对mysql数据库的应用，将数据实时的存储到数据库，方便业务系统和大数据分析平台进行数据调用。

8、业务填报管理服务器。是用于对种植业务信息的补充填报和过程管理的服务器，主要通过IIS服务完成WEB业务管理系统的部署，实现用户对业务管理系统的浏览器端访问。通过信息的补充录入，完成业务信息的存储，并实现相关数据的自动统计。

9、BI大数据分析平台。通过单独部署专业的BI数据分析平台，并将数据从数据采集服务器自动抽取并集成，实现数据的高度汇聚，通过SQL数据查询服务，为后续的统计报表和数据分析提供数据集。在数据集创建完成的基础上，开发出符合分析要求的图形统计表和业务台账报表，完成生态环境和烟叶种植生长态势的关联性和差异性分析。

Claims (2)

1.一种基于大数据分析平台的智慧烟叶种植分析管理系统，其特征在于，步骤为：智慧烟庄基地环境建设、生态环境数据采集、烟叶种植业务系统开发、大数据分析平台搭建、信息跟踪统计系统开发，统计数据应用探索；其中：

智慧烟庄基地环境建设 这是整个方案实施的基础，要完成烟庄基地的机房建设、供电和供水网络敷设、生态环境监测传感设备和摄像头安装、无人机停机坪修建、水肥药作业管理间建设、全区域网络覆盖等环节，为整个智慧烟庄建设提供基础实施环境保障；

生态环境数据采集 是实现烟叶种植环境中气象、土壤等生态指标的实时信息采集，并对数据进行格式化解析和存储；通过在智慧烟庄种植基地现场安装气象和土壤传感器设备，通过设定的频率对数据进行实时采集，并利用无线通信模块和LoRa物联网网关，将采集得到的信息与远程的服务器做无缝对接，并由专门的数据采集服务软件完成实时解析与存储，为数据的进一步运行提供基础；

烟叶种植业务系统开发 用于实现对烟叶种植过程业务的补充登记，并对其信息进行存储和统计处理。利用浏览器/服务器架构，结合mysql数据库的应用，为用户提供相关的填报功能，首先实现烟叶移栽、烟叶打顶、烟叶采摘、烟叶收购等业务数据的填报；然后，利用多光谱航拍摄无人机定期对烟田进行范围拍摄，并利用Pix4多光谱分析系统对图片进行分析，得出烟叶的生长质量和病虫害严重程度等指标信息，再将其做实时登记，为将来的烟叶产量预测和生长态势分析提供数据基础；

大数据分析平台建设 这是为了实现数据分析的基础平台，用于对所有生态环境采集信息和烟叶种植过程业务信息进行汇聚管理并实现高效率分析；通过搭建BI大数据分析平台，并与生态环境数据采集系统和烟叶种植业务系统集成，实现采集数据和业务数据的高度集成；并利用平台的特有存储和算法体系，保证对数据的高效分析；

信息跟踪统计系统开发 是在大数据分析平台搭建完成的基础上对数据的深层次分析；利用专业化BI工具，利用各类数据信息，结合BI工具本身的便捷性和高效性，通过对SQL数据查询语言的应用，开发能够满足分析需求的图形报表和统计报表，实现对烟叶生长态势和生态环境信息的相关性和差异性分析；

统计信息应用探索 是在信息跟踪统计分析的基础上继续深入分析和数据的深度挖掘，探索一套符合烟叶种植业务的标准化管理体系，并建立一个烟叶种植过程和生态体系相结合的指标模型，建立原料品质生态体系，实现烟叶的标准化种植与管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析平台的智慧烟叶种植分析管理系统，其特征在于，还包括建立：气象监测站，实现智慧烟庄的实地气象信息监测，并将监测得到的气象信息通过RS323接口传输给与之配套的信号无线传输模块；监测的气象信息包括：空气温度、空气湿度、降水量、日照时数、风速、风向；监测站能够实现数据发射频率的编程设定；

土壤监测站，实现智慧烟庄的实现土壤信息监测，并将监测得到的气象信息通过RS323接口传输给与之配套的信号无线传输模块；监测的土壤信息包括：土壤温度、土壤含水率、土壤电导率、土壤pH值。监测站可以实现数据发射频率的编程设定；

水肥药一体化自动灌溉设备；与PLC可编程控制器通过RS485串口连接，用于控制智能灌溉设备完成对烟叶种植过程中的水、肥、药自动化灌溉作业，并将灌溉过程信息通过串口通信传递至PLC，最终将数据传输至数据服务器以完成灌溉过程数据采集；采集的数据包括当前浇灌状态、阀门开关状态、浇灌量、流速、灌溉时间、灌溉溶液的EC值和pH值等信息；

信号无线传输模块 与气象、土壤监测设备通过串口连接，实现数据的传输协议转换，并通过内置的无线发射器与远程LoRa网关连接，实现信息的远距离无线传输；

PLC可编程控制器 与水肥药一体化设备通过串口连接，并通过Profi-Net协议与数据存储服务器连接，在服务器上搭建OPC服务器，最终实现对水肥药一体设备的远程自动控制。并将灌溉过程信息与同样的方式传输至服务器实现灌溉数据采集；

LoRa无线网关 用于实现气象、土壤等信息的远程自动接收，并将数据通过虚拟化串口的方式与服务器上的串口驱动连接，实现数据的获取、格式化和存储；

数据存储服务器 是气象、土壤等数据采集和存储的中心服务器，通过在上面安装虚拟化串口驱动服务和OPC服务端，获取生态和水肥药一体化设备数据并进行二次格式化处理，再开发用于连接串口服务和OPC服务器的数据采集服务，结合对mysql数据库的应用，将数据实时的存储到数据库，方便业务系统和大数据分析平台进行数据调用；

业务填报管理服务器 是用于对种植业务信息的补充填报和过程管理的服务器，主要通过IIS服务完成WEB业务管理系统的部署，实现用户对业务管理系统的浏览器端访问。通过信息的补充录入，完成业务信息的存储，并实现相关数据的自动统计；

BI大数据分析平台 通过单独部署专业的BI数据分析平台，并将数据从数据采集服务器自动抽取并集成，实现数据的高度汇聚，通过SQL数据查询服务，为后续的统计报表和数据分析提供数据集。在数据集创建完成的基础上，开发出符合分析要求的图形统计表和业务台账报表，完成生态环境和烟叶种植生长态势的关联性和差异性分析。