CN109906833A - 一种基于大数据的温室智能管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于大数据的温室智能管理系统，用于解决如何通过叶子颜色判断植物的生长状况及如何通过大数据进行压缩存储，以便于存储更多的数据的问题；包括种植物检测子系统、大数据平台中心、环境检测子系统、无线发射模块、分析模块、处理器、显示模块、报警模块、执行器和控制子系统；该温室智能管理系统，利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除；通过定期的对大数据平台中心内的数据进行压缩存储，从而增加大数据平台中心的存储空间；有利于存储更多的数据信息。
Description
技术领域
本发明涉及农业温室大棚技术领域，尤其涉及一种基于大数据的温室智能管理系统。
背景技术
传统农业结构模式在绿色环保、能源节约以及高效节能技术方面存在很大的缺陷。都是对温室内的作物进行定时灌溉或者采取其他措施，并没有根据其的需求进行处理，普遍使用的农田温室中大多没有土壤湿度监测手段，来实现高效节能技术，而是以种植经验、目测(观察)等手段来主观判断是否灌溉，既浪费水资源，又不能使农作物在适宜的土壤湿度下生长；也无法消除环境空气温湿度对农作物生长的影响。而现有技术中的温室管理系统，只能够对温室内的数据进行采集，不能判断植物的生长状况，以便于及时处理；
本案通过叶子颜色判断植物的生长状况；如果叶片变黄，是缺水的表示；对于荫生植物来说，光照强度太强，会灼伤叶片，出现白色斑；对于热带植物来说；容易出现红色斑(花青素增加)，则为缺肥的表示。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于大数据的温室智能管理系统。
本发明所要解决的技术问题为：
(1)如何通过叶子颜色判断植物的生长状况；
(2)如何通过大数据进行压缩存储，以便于存储更多的数据；
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的温室智能管理系统，包括种植物检测子系统、大数据平台中心、环境检测子系统、无线发射模块、分析模块、处理器、显示模块、报警模块、执行器和控制子系统；
所述种植物检测子系统用于拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度；所述种植物检测子系统通过无线发射模块将拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度信息发送至至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收种植物检测子系统发送的拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度并标记为植物参数进行存储；所述环境检测子系统用于采集温室内的环境参数，所述环境参数包括室内温湿度、土壤酸碱度、土壤水分、光照强度和二氧化碳浓度；所述环境检测子系统将采集的温室内的环境参数发送至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收环境检测子系统发送的温室内的参数并进行存储；所述分析模块用于对大数据平台内的数据进行分析；所述分析模块包括种植物分析单元和参数判断单元；所述植物分析单元用于对植物参数进行分析；具体分析步骤如下：
步骤一：设定拍摄的种植物叶片的图片记为Ai,i＝1……n；
步骤二：对植物的叶片进行颜色识别；识别步骤如下：
S1：将植物的叶片通过图像处理分为n个像素格D；
S2：对n个像素格识别对比，对比出黄色像素格个数的记为a个，白色的像素格个数记为b个，红色的像素格个数记为c个；
S3：设定黄色面积记为Sa；Sa＝a*D；白色面积记为Sb；Sb＝b*D；红色面积记为Sc；Sc＝c*D；
步骤三：利用公式获取得到叶片状况值YL；其中，J1为预设固定值；出现黄色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现白色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现红色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；
步骤四：设定检测的种植物高度记为Hi,i＝1……n；设定种植物的预设高度记为Hj,j＝1……n；
步骤五：利用公式Hp＝Hi-Hj获取得到高度偏差值Hp；
步骤六：利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；其中，K1、K2为预设固定比例系数；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；
所述参数判断单元用于对环境参数进行判断；当检测的环境参数大于或小于设定阀值范围，参数判断单元将环境参数信息和报警指令发送至处理器上；所述处理器将环境参数信息和报警指令发送至报警模块；所述报警模块接收处理器发送的环境参数信息和报警指令并将接收的环境参数信息和报警指令发送至指定联系人手机终端和电脑终端上；
所述大数据平台中心包括压缩模块；所述压缩模块用于对大数据平台中心内存储的环境参数信息和植物参数信息进行压缩；压缩模块包括次数统计单元、计算单元和压缩单元；所述次数统计单元用于统计环境参数信息和植物参数信息的访问次数；次数统计单元将环境参数信息和植物参数信息的访问次数发送至计算单元；所述计算单元接收次数单元发送的环境参数信息和植物参数信息的访问次数并进行计算，计算步骤如下：
步骤一：设定环境参数信息和植物参数信息记为Yi和Zi,i＝1……n；设定Yi的访问次数记为PYi，i＝1……n；Zi的访问次数记为PZi，i＝1……n；Yi和Zi对应的初始存储日期记为TYi和TZi，i＝1……n；
步骤二：利用公式CQi＝Tg+PYi*l1或CQi＝Tg+PZi*l1获取得到环境参数信息和植物参数信息的存储期限CQi；其中，l 1为预设固定比例系数；Tg为基础存储日期至值；访问次数PYi或PZi越多，存储期限越长；
步骤三：设定系统当前日期记为TD；当TD-CQi>3；则分析单元将CQi对应的环境参数信息和植物参数信息发送至压缩单元；所述压缩单元接收分析单元发送的对应的环境参数信息和植物参数信息并进行压缩存储以及将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除。
所述种植物监测子系统包括拍摄模块和高度检测模块；所述拍摄模块用于拍摄种植物叶片的图片；所述高度检测模块用于检测种植物的高度。
所述环境检测子系统包括温湿度检测模块、土壤酸碱度模块、土壤水分模块、光照强度检测模块和CO2浓度检测模块；所述温湿度检测模块用于采集温室内的温度、湿度以及温室内土壤的温度；所述土壤酸碱度模块用于采集温室内土壤的酸碱度；所述土壤水分模块用于采集温室内土壤的水分；所述光照强度检测模块用于采集温室内的光照强度；所述CO2浓度检测模块用于采集温室内CO2浓度；
所述控制子系统包括温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块；所述处理器通过执行器控制温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块的工作和启动和关闭；所述温湿度控制模块用于控制温室内的温度和湿度；所述酸碱度控制模块用于控制温室内土壤的酸碱度；所述浇灌控制模块用于控制温室内土壤的浇灌；所述光照控制模块用于控制温室内的光照强度，CO2浓度控制模块用于控制温室内的CO2浓度；
本发明的有益效果：
(1)通过环境监测子系统监测温室内温湿度、土壤酸碱度、土壤水分、光照强度和二氧化碳浓度，并将采集的环境参数通过无线发射模块发送至大数据平台中心进行存储；种植物监测子系统检测种植物的叶片和种植物的高度并将信息通过发射模块发送至大数据平台中心进行存储；分析模块对数据平台中心的信息数据进行分析和判断；并将结果发送至处理器上，处理器通过报警模块向指定联系人发送报警信息，以便于及时了解和及时处理；
(2)植物分析单元用于对植物参数进行分析，利用公式获取得到叶片状况值YL；其中，J1为预设固定值；出现黄色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现白色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现红色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；
(3)压缩模块用于对大数据平台中心内存储的环境参数信息和植物参数信息进行压缩；利用公式CQi＝Tg+PYi*l1或CQi＝Tg+PZi*l1获取得到环境参数信息和植物参数信息的存储期限CQi；其中，l1为预设固定比例系数；Tg为基础存储日期至值；访问次数PYi或PZi越多，存储期限越长；压缩单元接收分析单元发送的对应的环境参数信息和植物参数信息并进行压缩存储以及将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除；通过定期的对大数据平台中心内的数据进行压缩存储，从而增加大数据平台中心的存储空间；有利于存储更多的数据信息。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种基于大数据的温室智能管理系统的原理框图。
具体实施方式
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种基于大数据的温室智能管理系统，包括种植物检测子系统、大数据平台中心、环境检测子系统、无线发射模块、分析模块、处理器、显示模块、报警模块、执行器和控制子系统；
所述种植物检测子系统用于拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度；所述种植物检测子系统通过无线发射模块将拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度信息发送至至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收种植物检测子系统发送的拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度并标记为植物参数进行存储；所述环境检测子系统用于采集温室内的环境参数，所述环境参数包括室内温湿度、土壤酸碱度、土壤水分、光照强度和二氧化碳浓度；所述环境检测子系统将采集的温室内的环境参数发送至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收环境检测子系统发送的温室内的参数并进行存储；所述分析模块用于对大数据平台内的数据进行分析；所述分析模块包括种植物分析单元和参数判断单元；所述植物分析单元用于对植物参数进行分析；具体分析步骤如下：
步骤一：设定拍摄的种植物叶片的图片记为Ai,i＝1……n；
步骤二：对植物的叶片进行颜色识别；识别步骤如下：
S1：将植物的叶片通过图像处理分为n个像素格D；
S2：对n个像素格识别对比，对比出黄色像素格个数的记为a个，白色的像素格个数记为b个，红色的像素格个数记为c个；
S3：设定黄色面积记为Sa；Sa＝a*D；白色面积记为Sb；Sb＝b*D；红色面积记为Sc；Sc＝c*D；
步骤三：利用公式获取得到叶片状况值YL；其中，J1为预设固定值；出现黄色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现白色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现红色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；
步骤四：设定检测的种植物高度记为Hi,i＝1……n；设定种植物的预设高度记为Hj,j＝1……n；
步骤五：利用公式Hp＝Hi-Hj获取得到高度偏差值Hp；
步骤六：利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；其中，K1、K2为预设固定比例系数；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；
所述参数判断单元用于对环境参数进行判断；当检测的环境参数大于或小于设定阀值范围，参数判断单元将环境参数信息和报警指令发送至处理器上；所述处理器将环境参数信息和报警指令发送至报警模块；所述报警模块接收处理器发送的环境参数信息和报警指令并将接收的环境参数信息和报警指令发送至指定联系人手机终端和电脑终端上；
所述大数据平台中心包括压缩模块；所述压缩模块用于对大数据平台中心内存储的环境参数信息和植物参数信息进行压缩；压缩模块包括次数统计单元、计算单元和压缩单元；所述次数统计单元用于统计环境参数信息和植物参数信息的访问次数；次数统计单元将环境参数信息和植物参数信息的访问次数发送至计算单元；所述计算单元接收次数单元发送的环境参数信息和植物参数信息的访问次数并进行计算，计算步骤如下：
步骤一：设定环境参数信息和植物参数信息记为Yi和Zi,i＝1……n；设定Yi的访问次数记为PYi，i＝1……n；Zi的访问次数记为PZi，i＝1……n；Yi和Zi对应的初始存储日期记为TYi和TZi，i＝1……n；
步骤二：利用公式CQi＝Tg+PYi*l1或CQi＝Tg+PZi*l1获取得到环境参数信息和植物参数信息的存储期限CQi；其中，l1为预设固定比例系数；Tg为基础存储日期至值；访问次数PYi或PZi越多，存储期限越长；
步骤三：设定系统当前日期记为TD；当TD-CQi>3；则分析单元将CQi对应的环境参数信息和植物参数信息发送至压缩单元；所述压缩单元接收分析单元发送的对应的环境参数信息和植物参数信息并进行压缩存储以及将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除；通过定期的对大数据平台中心内的数据进行压缩存储，从而增加大数据平台中心的存储空间；有利于存储更多的数据信息；
所述种植物监测子系统包括拍摄模块和高度检测模块；所述拍摄模块用于拍摄种植物叶片的图片；所述高度检测模块用于检测种植物的高度；
所述环境检测子系统包括温湿度检测模块、土壤酸碱度模块、土壤水分模块、光照强度检测模块和CO2浓度检测模块；所述温湿度检测模块用于采集温室内的温度、湿度以及温室内土壤的温度；温湿度检测模块为温湿度传感器，温湿度传感器的型号为SCTHWA43SDS；所述土壤酸碱度模块用于采集温室内土壤的酸碱度；土壤酸碱度模块为土壤酸碱度传感器；土壤酸碱度传感器的型号为TP-SPH-1；所述土壤水分模块用于采集温室内土壤的水分；土壤水分模块为土壤水分传感器；土壤水分传感器的型号为BZH12-SWR-3；所述光照强度检测模块用于采集温室内的光照强度；光照强度检测模块为光照强度传感器；光照强度传感器的型号为DZD-T4；所述CO2浓度检测模块用于采集温室内CO2浓度；CO2浓度检测模块为CO2传感器；CO2传感器的型号为KC09131324-o05；
所述控制子系统包括温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块；所述处理器通过执行器控制温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块的工作和启动和关闭；所述温湿度控制模块用于控制温室内的温度和湿度；温湿度控制模块包括通风空调、加热器和加湿器；所述酸碱度控制模块用于控制温室内土壤的酸碱度；酸碱度控制模块包括施肥管道；所述施肥管道用于向温室土壤内喷洒液体肥料；所述浇灌控制模块用于控制温室内土壤的浇灌；所述光照控制模块用于控制温室内的光照强度，光照控制模块包括补光灯和温室大棚卷帘机；所述补光灯用向温室内植物补充光照；温室大棚卷帘机用于控制盖在温室大棚上的保温帘或保温棉被；CO2浓度控制模块用于控制温室内的CO2浓度；CO2浓度控制模块为二氧化碳压缩存储罐；二氧化碳压缩存储罐用于向温室内输送二氧化碳；
本发明的工作原理：通过环境监测子系统监测温室内温湿度、土壤酸碱度、土壤水分、光照强度和二氧化碳浓度，并将采集的环境参数通过无线发射模块发送至大数据平台中心进行存储；种植物监测子系统检测种植物的叶片和种植物的高度并将信息通过发射模块发送至大数据平台中心进行存储；分析模块对数据平台中心的信息数据进行分析和判断；并将结果发送至处理器上，处理器通过报警模块向指定联系人发送报警信息，以便于及时了解和及时处理；植物分析单元用于对植物参数进行分析，利用公式获取得到叶片状况值YL；其中，J1为预设固定值；出现黄色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现白色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现红色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；其中，K1、K2为预设固定比例系数；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；压缩模块用于对大数据平台中心内存储的环境参数信息和植物参数信息进行压缩；利用公式CQi＝Tg+PYi*l1或CQi＝Tg+PZi*l1获取得到环境参数信息和植物参数信息的存储期限CQi；其中，l1为预设固定比例系数；Tg为基础存储日期至值；访问次数PYi或PZi越多，存储期限越长；压缩单元接收分析单元发送的对应的环境参数信息和植物参数信息并进行压缩存储以及将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除；通过定期的对大数据平台中心内的数据进行压缩存储，从而增加大数据平台中心的存储空间；有利于存储更多的数据信息。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于大数据的温室智能管理系统，其特征在于，包括种植物检测子系统、大数据平台中心、环境检测子系统、无线发射模块、分析模块、处理器、显示模块、报警模块、执行器和控制子系统；
所述种植物检测子系统用于拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度；所述种植物检测子系统通过无线发射模块将拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度信息发送至至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收种植物检测子系统发送的拍摄温室内种植物叶片的图片和测量温室内种植物的高度并标记为植物参数进行存储；所述环境检测子系统用于采集温室内的环境参数，所述环境参数包括室内温湿度、土壤酸碱度、土壤水分、光照强度和二氧化碳浓度；所述环境检测子系统将采集的温室内的环境参数发送至大数据平台中心；所述大数据平台中心接收环境检测子系统发送的温室内的参数并进行存储；所述分析模块用于对大数据平台内的数据进行分析；所述分析模块包括种植物分析单元和参数判断单元；所述植物分析单元用于对植物参数进行分析；具体分析步骤如下：
步骤一：设定拍摄的种植物叶片的图片记为Ai,i＝1……n；
步骤二：对植物的叶片进行颜色识别；识别步骤如下：
S1：将植物的叶片通过图像处理分为n个像素格D；
S2：对n个像素格识别对比，对比出黄色像素格个数的记为a个，白色的像素格个数记为b个，红色的像素格个数记为c个；
S3：设定黄色面积记为Sa；Sa＝a*D；白色面积记为Sb；Sb＝b*D；红色面积记为Sc；Sc＝c*D；
步骤三：利用公式获取得到叶片状况值YL；其中，J1为预设固定值；出现黄色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现白色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；出现红色面积越多，叶片状况值YL越小，代表种植物生长越差；
步骤四：设定检测的种植物高度记为Hi,i＝1……n；设定种植物的预设高度记为Hj,j＝1……n；
步骤五：利用公式Hp＝Hi-Hj获取得到高度偏差值Hp；
步骤六：利用公式Zs＝YL*K1+Hp*K2获取得到植物发育对比值Zs；其中，K1、K2为预设固定比例系数；植物发育对比值Zs越大，代表植物发育的越好；
所述参数判断单元用于对环境参数进行判断；当检测的环境参数大于或小于设定阀值范围，参数判断单元将环境参数信息和报警指令发送至处理器上；所述处理器将环境参数信息和报警指令发送至报警模块；所述报警模块接收处理器发送的环境参数信息和报警指令并将接收的环境参数信息和报警指令发送至指定联系人手机终端和电脑终端上。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的温室智能管理系统，其特征在于，所述大数据平台中心包括压缩模块；所述压缩模块用于对大数据平台中心内存储的环境参数信息和植物参数信息进行压缩；压缩模块包括次数统计单元、计算单元和压缩单元；所述次数统计单元用于统计环境参数信息和植物参数信息的访问次数；次数统计单元将环境参数信息和植物参数信息的访问次数发送至计算单元；所述计算单元接收次数单元发送的环境参数信息和植物参数信息的访问次数并进行计算，计算步骤如下：
步骤一：设定环境参数信息和植物参数信息记为Yi和Zi,i＝1……n；设定Yi的访问次数记为PYi，i＝1……n；Zi的访问次数记为PZi，i＝1……n；Yi和Zi对应的初始存储日期记为TYi和TZi，i＝1……n；
步骤二：利用公式CQi＝Tg+PYi*l1或CQi＝Tg+PZi*l1获取得到环境参数信息和植物参数信息的存储期限CQi；其中，l1为预设固定比例系数；Tg为基础存储日期至值；访问次数PYi或PZi越多，存储期限越长；
步骤三：设定系统当前日期记为TD；当TD-CQi>3；则分析单元将CQi对应的环境参数信息和植物参数信息发送至压缩单元；所述压缩单元接收分析单元发送的对应的环境参数信息和植物参数信息并进行压缩存储以及将原始存储的环境参数信息和植物参数信息进行删除。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的温室智能管理系统，其特征在于，所述种植物监测子系统包括拍摄模块和高度检测模块；所述拍摄模块用于拍摄种植物叶片的图片；所述高度检测模块用于检测种植物的高度。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的温室智能管理系统，其特征在于，所述环境检测子系统包括温湿度检测模块、土壤酸碱度模块、土壤水分模块、光照强度检测模块和CO2浓度检测模块；所述温湿度检测模块用于采集温室内的温度、湿度以及温室内土壤的温度；所述土壤酸碱度模块用于采集温室内土壤的酸碱度；所述土壤水分模块用于采集温室内土壤的水分；所述光照强度检测模块用于采集温室内的光照强度；所述CO2浓度检测模块用于采集温室内CO2浓度。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的温室智能管理系统，其特征在于，所述控制子系统包括温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块；所述处理器通过执行器控制温湿度控制模块、酸碱度控制模块、浇灌控制模块、光照控制模块和CO2浓度控制模块的工作和启动和关闭；所述温湿度控制模块用于控制温室内的温度和湿度；所述酸碱度控制模块用于控制温室内土壤的酸碱度；所述浇灌控制模块用于控制温室内土壤的浇灌；所述光照控制模块用于控制温室内的光照强度，CO2浓度控制模块用于控制温室内的CO2浓度。
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