CN109991944A - 一种分布式农业植保网络服务系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式农业植保网络服务系统，涉及农业植保技术领域，包括植保应用服务平台、数据库模块、运维管理模块以及智能感知与控制模块，整个系统以农作物种植的生产网络化、智能化管理为主要目标，以病虫草害的智能识别与防治方案自动匹配分析为核心，基于数据库中心的专业病虫草害知识、病虫草害数据模型，实现农作物生长周期内的植保作业网络化管理、智能化分析与处置、精准化预测预报，并且通过分布式架构的方案，使整个系统实现可以灵活增减功能模块、可以快速扩充服务能力，具有很强的故障容错能力和数据服务能力。
Description
技术领域
本发明涉及农业植保技术领域，具体涉及一种基于物联网技术、智能化程度高、精准的分布式农业植保网络服务系统。
背景技术
农业植保随着农业生产绿色化、病虫草害防控精准化的发展，迫切需要实现植保管理信息、病虫草害发生信息、防控信息的快速交流、远程共享。同时基于现在农业人口的年龄、从业经验的变化，过去传统单纯依靠经验来进行病虫草害防治的方式已经严重制约了农业植保工作的高效、精准化发展。通过信息技术、网络平台，应用人工智能系统，依托物联网平台，构建综合化、体系化的分布式农业植保服务系统，可以改变传统农业植保的运行作业模式，显著提升生产效率，优化管理作业质量，实现广区域覆盖。为目前蓬勃发展的规模化农业种植机构、农业社会化服务机构、政府农业植保管理机构，提供了有效的工具抓手。但是现有的农业植保服务系统仍然存在功能单一、精准性差、管理效率低以及平台可扩展性差的缺陷。
中国专利公开号为CN 108508861A公开了一种基于物联网的农作物管理系统, 包括控制电路、气象监测装置、土壤环境监测装置、视频监测装置、灌溉系统、施肥系统、无人机用药系统、报警电路，土壤环境监测装置和视频监测装置均按所在区域设置有编号。
中国专利公开号为CN 108287926 A公开了一种农业生态多源异构大数据采集、处理与分析架构，涉及人工智能和数据挖掘分析技术领域，包括数据获取模块，所述数据获取模块与数据存储模块电连接，所述数据存储模块与数据预处理模块电连接，所述数据预处理模块与数据特征提取模块电连接，所述数据特征提取模块与并行挖掘与分析模块电连接，所述并行挖掘与分析模块与环境预测与展示模块电连接。
上述两种系统虽然实现了农业植保过程中的相关管理功能，但是依然没有摆脱传统的数据采集→数据处理→人工判断→采取措施的模式，缺乏自主学习能力，工作量大，效率低，且精准性也存在不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分布式农业植保网络服务系统，以解决现有技术中导致的上述缺陷。
一种分布式农业植保网络服务系统，包括植保应用服务平台、数据库模块、运维管理模块以及智能感知与控制模块；
所述植保应用服务平台用于系统核心的病虫草害智能识别、病虫草害发生预测预报服务以及为植保业务管理和运行提供服务，包括植保应用服务中心管理模块以及智能分析模块；
所述植保应用服务中心管理模块细分为如下几个模块：
土壤管理模块，其通过一些土壤监测传感器及相关检测设备获取种植区域土壤方面的相关参数，包括土壤温度、土壤湿度、土壤酸碱度以及土壤成分；
环境管理模块，其通过一些环境监测传感器获取种植区域的环境参数，包括环境湿度、环境温度、日照强度及时间；
生长管理模块，其设置有生产计划安排界面，当把生产计划安排发给农技人员后，农技人员通过终端上传农作物生长进度以便于系统能够实时监控农作物生长情况；
区域管理模块，其指定每块区域种植某种农作物，避免农作物跨区域种植；
作物管理模块，其通过一些监控探头获取种植区域内农作物的生长状态图片、通过土壤管理模块和环境管理模块获取的土壤、环境方面的相关参数并将其与数据库内的参数进行比对，以判断农作物的生长状态，若发现存在病虫害现象，则结合现有的防治方法给出相应的解决方法，若生长状态良好，则将这些信息存储至数据库模块中，此外，还借助于智能分析模块获得每种农作物相应的种植管理方法及注意事项，结合人工筛选，最终形成一套科学的种植管理方法；
种植管理模块，该模块用于统筹土壤管理模块、环境管理模块、生长管理模块以及作物管理模块并保证每个模块能够独立稳定运行；
所述智能分析模块具体包括监测预报模块以及机器学习模块，所述监测预报模块通过获取土壤、环境及作物生长状态等信息并与数据库模块内的正常值进行比对，当出现异常波动时发出提醒信息，所述机器学习模块通过自我学习，计算并得出关于每种作物的最优管理方法并发送给作物管理模块；
所述数据库模块内存储有植保应用服务中心管理模块产生的相关数据，具体包括农作物病虫害数据、病虫害防治数据、农作物种植现场数据、生产作业数据、作物数据以及专家知识数据，其中农作物病虫害数据、病虫害防治数据、作物数据以及专家知识数据由作物管理模块产生，农作物种植现场数据由土壤管理模块、环境管理模块、区域管理模块以及种植管理模块产生，生产作业数据由生长管理模块以及种植管理模块产生；
所述运维管理模块用于对上述各模块之间的信息传递进行配置、调度以及监控，及时发现存在的问题并做出合理的处理；
所述智能感知与控制模块借助于物联网终端、移动互联网以及控制终端实现农业现场与植保应用服务平台之间相关数据的有效传递。
优选的，所述种植管理模块外接有签权服务模块，用于允许第三方应用的用户获得访问权限并提供相关的认证流程。
优选的，所述土壤管理模块还内置有土壤参数设置模块，其用于农机人员修改土壤参数并存储于数据库模块内，修改后的土壤参数为经过实践检验的科学的数值并将先前旧数据覆盖。
优选的，所述专家知识模块为相关农业专家给出关于病虫害防治以及种植管理方面的一些参数、解决方法，上述农业专家通过登录本系统并查看作物管理模块获取的信息后进行分析和判断。
优选的，所述土壤参数设置模块包含一下几种技术类型：耕作、栽培、施肥和灌溉。
优选的，所述种植管理模块还连接有高级权限管理模块，用户登录后可对相关模块进行增减并设置、编辑每个参数的单位。
本发明的优点在于：
(1)整个系统以农作物种植的生产网络化、智能化管理为主要目标，以病虫草害的智能识别与防治方案自动匹配分析为核心，基于数据库中心的专业病虫草害知识、病虫草害数据模型，实现农作物生长周期内的植保作业网络化管理、智能化分析与处置、精准化预测预报，并且通过分布式架构的方案，使整个系统实现可以灵活增减功能模块、可以快速扩充服务能力，具有很强的故障容错能力和数据服务能力；
(2)本系统不仅仅局限于传统的数据采集过程，依赖于本系统种植管理模块，可以将土壤管理模块、环境管理模块以及监控探头采集到的信息及时将相关信息传递给作物管理模块，作物管理模块将其与数据库内的参数进行比对，以判断农作物的生长状态，并做出相应的处理措施，此外，还借助于智能分析模块通过结合和对比，自主学习，剔除较差的方案和参数，结合实践优选最佳方案，从而获得每种农作物最优的种植管理方法及注意事项，再结合人工筛选，最终形成一套科学的种植管理方法供社会使用，期望给传统的农业植保管理做出一定贡献；
(3)所述运维管理模块保证了各模块之间信息的有效传递，减少延迟产生的影响，确保了平台的稳定性，同时借助于智能感知与控制模块，提高了相关数据采集和命令传递的网络化、智能化水平。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种分布式农业植保网络服务系统，包括植保应用服务平台、数据库模块、运维管理模块以及智能感知与控制模块；
所述植保应用服务平台用于系统核心的病虫草害智能识别、病虫草害发生预测预报服务以及为植保业务管理和运行提供服务，包括植保应用服务中心管理模块以及智能分析模块；
所述植保应用服务中心管理模块细分为如下几个模块：
土壤管理模块，其通过一些土壤监测传感器及相关检测设备获取种植区域土壤方面的相关参数，包括土壤温度、土壤湿度、土壤酸碱度以及土壤成分，这些传感器可以是土壤温度传感器、土壤湿度传感器和土壤pH值传感器，至于土壤成分可以采用化学检测方法，农技人员手动操作并进行检测；
环境管理模块，其通过一些环境监测传感器获取种植区域的环境参数，包括环境湿度、环境温度、日照强度及时间，这些传感器可以是温湿度传感器、光照传感器，至于日照时间可通过将光照度传感器连接至一控制器，控制器判断光照时间并统计；
生长管理模块，其设置有生产计划安排界面，当把生产计划安排发给农技人员后，农技人员通过终端上传农作物生长进度以便于系统能够实时监控农作物生长情况；
区域管理模块，其指定每块区域种植某种农作物，避免农作物跨区域种植；
作物管理模块，其通过一些监控探头获取种植区域内农作物的生长状态图片、通过土壤管理模块和环境管理模块获取的土壤、环境方面的相关参数并将其与数据库内的参数进行比对，以判断农作物的生长状态，若发现存在病虫害现象，则结合现有的防治方法给出相应的解决方法，若生长状态良好，则将这些信息存储至数据库模块中，此外，还借助于智能分析模块获得每种农作物相应的种植管理方法及注意事项，结合人工筛选，最终形成一套科学的种植管理方法；
种植管理模块，该模块用于统筹土壤管理模块、环境管理模块、生长管理模块以及作物管理模块并保证每个模块能够独立稳定运行；
所述植保应用服务中心管理模块在进行界面布置时，采用农作物种类作为主界面，如小麦、水稻、玉米、花生……，下一级采用种植区域，如区域1、区域2、区域3……，每个区域内标记农作物的品种类型，进入到种植区域界面后，会出现土壤管理模块、环境管理模块以及生长管理模块等展示的信息，供农技人员查看。
所述智能分析模块具体包括监测预报模块以及机器学习模块，所述监测预报模块通过获取土壤、环境及作物生长状态等信息并与数据库模块内的正常值进行比对，当出现异常波动时发出提醒信息，所述机器学习模块通过自我学习，计算并得出关于每种作物的最优管理方法并发送给作物管理模块；
所述数据库模块内存储有植保应用服务中心管理模块产生的相关数据，具体包括农作物病虫害数据、病虫害防治数据、农作物种植现场数据、生产作业数据、作物数据以及专家知识数据，其中农作物病虫害数据、病虫害防治数据、作物数据以及专家知识数据由作物管理模块产生，农作物种植现场数据由土壤管理模块、环境管理模块、区域管理模块以及种植管理模块产生，生产作业数据由生长管理模块以及种植管理模块产生；
所述运维管理模块用于对上述各模块之间的信息传递进行配置、调度以及监控，及时发现存在的问题并做出合理的处理，具体如下：
配置中心
在不关闭服务的情况下可以设置不同环境下不同的程序启动配置参数。从而使应用服务变得更加灵活。也可以动态配置服务请求超时时间、线程池队列大小、缓存过期时间、限流熔断阈值、服务安全黑白名单等等。
调度中心
负责不同业务节点的调度以及任务的管理，不涉及任何的业务逻辑。涵盖如下：节点故障转移，线程池调优、异步任务
监控中心
由于微服务架构下，对外暴露的用户请求，在微服务内部可能会是服务之间互相调用多次的结果，某一个请求超时或出现错误，我们都需要了如指掌。主要分为容器与宿主机的监控、API监控、调用链路监控、应用本身监控。
所述智能感知与控制模块借助于物联网终端、移动互联网以及控制终端实现农业现场与植保应用服务平台之间相关数据的有效传递。
在本实施例中，所述种植管理模块外接有签权服务模块，用于允许第三方应用的用户获得访问权限并提供相关的认证流程。鉴权服务模块采用了OAuth2 协议，允许第三方应用代表用户获得访问权限，同时为Web应用、桌面应用和手机和物联网设备提供专门的认证流程，从而保证各个系统模块业务服务接口安全性。
在本实施例中，所述土壤管理模块还内置有土壤参数设置模块，其用于农机人员修改土壤参数并存储于数据库模块内，修改后的土壤参数为经过实践检验的科学的数值并将先前旧数据覆盖。
在本实施例中，所述专家知识模块为相关农业专家给出关于病虫害防治以及种植管理方面的一些参数、解决方法，上述农业专家通过登录本系统并查看作物管理模块获取的信息后进行分析和判断。
在本实施例中，所述土壤参数设置模块包含一下几种技术类型：耕作、栽培、施肥和灌溉。耕作过程中涉及到的有耕作方法、土壤颗粒大小等，栽培过程涉及到的有栽培方法、栽培参数等，施肥过程中涉及到的有施肥种类、施肥量、施肥频率等，灌溉过程中涉及到的有灌溉方法、灌溉量、灌溉频率等。
在本实施例中，所述种植管理模块还连接有高级权限管理模块，用户登录后可对相关模块进行增减并设置、编辑每个参数的单位。此模块实现了整个系统可以灵活增减功能模块、可以快速扩充服务能力，具有很强的故障容错能力和数据服务能力。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (6)
1.一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于，包括植保应用服务平台、数据库模块、运维管理模块以及智能感知与控制模块；
所述植保应用服务平台用于系统核心的病虫草害智能识别、病虫草害发生预测预报服务以及为植保业务管理和运行提供服务，包括植保应用服务中心管理模块以及智能分析模块；
所述植保应用服务中心管理模块细分为如下几个模块：
土壤管理模块，其通过一些土壤监测传感器及相关检测设备获取种植区域土壤方面的相关参数，包括土壤温度、土壤湿度、土壤酸碱度以及土壤成分；
环境管理模块，其通过一些环境监测传感器获取种植区域的环境参数，包括环境湿度、环境温度、日照强度及时间；
生长管理模块，其设置有生产计划安排界面，当把生产计划安排发给农技人员后，农技人员通过终端上传农作物生长进度以便于系统能够实时监控农作物生长情况；
区域管理模块，其指定每块区域种植某种农作物，避免农作物跨区域种植；
作物管理模块，其通过一些监控探头获取种植区域内农作物的生长状态图片、通过土壤管理模块和环境管理模块获取的土壤、环境方面的相关参数并将其与数据库内的参数进行比对，以判断农作物的生长状态，若发现存在病虫害现象，则结合现有的防治方法给出相应的解决方法，若生长状态良好，则将这些信息存储至数据库模块中，此外，还借助于智能分析模块获得每种农作物相应的种植管理方法及注意事项，结合人工筛选，最终形成一套科学的种植管理方法；
种植管理模块，该模块用于统筹土壤管理模块、环境管理模块、生长管理模块以及作物管理模块并保证每个模块能够独立稳定运行；
所述智能分析模块具体包括监测预报模块以及机器学习模块，所述监测预报模块通过获取土壤、环境及作物生长状态等信息并与数据库模块内的正常值进行比对，当出现异常波动时发出提醒信息，所述机器学习模块通过自我学习，计算并得出关于每种作物的最优管理方法并发送给作物管理模块；
所述数据库模块内存储有植保应用服务中心管理模块产生的相关数据，具体包括农作物病虫害数据、病虫害防治数据、农作物种植现场数据、生产作业数据、作物数据以及专家知识数据，其中农作物病虫害数据、病虫害防治数据、作物数据以及专家知识数据由作物管理模块产生，农作物种植现场数据由土壤管理模块、环境管理模块、区域管理模块以及种植管理模块产生，生产作业数据由生长管理模块以及种植管理模块产生；
所述运维管理模块用于对上述各模块之间的信息传递进行配置、调度以及监控，及时发现存在的问题并做出合理的处理；
所述智能感知与控制模块借助于物联网终端、移动互联网以及控制终端实现农业现场与植保应用服务平台之间相关数据的有效传递。
2.根据权利要求1所述的一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于：所述种植管理模块外接有签权服务模块，用于允许第三方应用的用户获得访问权限并提供相关的认证流程。
3.根据权利要求1所述的一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于：所述土壤管理模块还内置有土壤参数设置模块，其用于农机人员修改土壤参数并存储于数据库模块内，修改后的土壤参数为经过实践检验的科学的数值并将先前旧数据覆盖。
4.根据权利要求1所述的一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于：所述专家知识模块为相关农业专家给出关于病虫害防治以及种植管理方面的一些参数、解决方法，上述农业专家通过登录本系统并查看作物管理模块获取的信息后进行分析和判断。
5.根据权利要求3所述的一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于：所述土壤参数设置模块包含一下几种技术类型：耕作、栽培、施肥和灌溉。
6.根据权利要求1所述的一种分布式农业植保网络服务系统，其特征在于：所述种植管理模块还连接有高级权限管理模块，用户登录后可对相关模块进行增减并设置、编辑每个参数的单位。
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