CN110113431A - 一种智能农业物联网系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能农业物联网系统，包括客户端、第三方交易模块、服务器、主控制器、各个控制终端、传感器节点、图像采集模块、反馈执行终端，传感器节点将采集到的环境数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时图像采集模块将采集到的农产品图像数据经互联网发送至主控制器，主控制器接收并完成环境数据和农产品图像数据的处理分析，基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，实现各反馈执行终端工作状态的修改，并将处理分析的结果以及输出的控制命令转换成预设的文本发送到服务器进行储存，本发明实现了农产品的智能化种植，同时实现了每个农产品来源的可追溯。

Description

一种智能农业物联网系统
技术领域
本发明涉及农业物联网领域，具体涉及一种智能农业物联网系统。
背景技术
在农业生产过程中，温度、湿度、光照强度、浓度、水分、以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物生长。传统农业的管理方式远远没有达到精细化管理的标准，只能算是粗放式管理，在这种管理方式下，通过人的感知能力来管理上述环境参数，是无法达到准确性要求的。智能农业是通信、计算机和农学等若干学科和领域共同发展并相互结合所形成的产物，它将信息采集、传输、处理和控制集成在一起，使人们更容易获得农作物生长各个阶段的各类信息，也让人们更容易掌控这些信息，通过人工智能与农业生产的结合真正实现人与自然的交互。而实现智能农业，建立一个实用、可靠、可长期监测的农业环境监测系统是非常必要的。
同时，随着社会的发展，人们对自己的饮食质量要求越来越高。现在的农产品交易流通环节管理松散，无法对农产品的生产过程进行追溯。而且由于农产品具有保鲜困难的特点，如果市场出现供需不平衡的现象，很容易造成农户的严重损失。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种智能农业物联网系统。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种智能农业物联网系统，包括客户端、第三方交易模块、服务器、主控制器、各个控制终端、传感器节点、图像采集模块、反馈执行终端，服务器与客户端之间，服务器与主控制器之间通过互联网相连，第三方交易模块设置在客户端与服务器之间，用于供需双方发布交易信息并完成在线交易；各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的环境数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时图像采集模块将采集到的农产品图像数据经互联网发送至主控制器，主控制器接收并完成所述环境数据和农产品图像数据的处理分析，基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，并将处理分析的结果以及输出的控制命令转换成预设的文本发送到服务器进行储存；主控制器接收来自于主控制器的人机交互界面的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和控制终端，实现对种植范围内环境参数数据的采集和各反馈执行终端工作状态的修改，所述主控制器连接有一二维码输出装置，用户通过扫描该二维码即可访问所述服务器实现对应农产品生产流程数据的查看。
优选地，所述反馈执行终端至少包括水灌溉装置、营养液灌溉装置、农药灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置。
优选地，所述水灌溉装置内设有流量监测控制装置（包括流量计和水泵），用于实现水灌溉量的智能控制。
优选地，所述控制终端包括全自动控制终端和半自动控制终端，其中全自动控制终端用于控制水灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置，半自动控制装置用于控制营养液灌溉装置和农药灌溉装置，其上配置一显示屏，用于显示主控制器发送的控制命令。
优选地，所述文本以EXCEL表格的形式储存在所述服务器中，该EXCEL表格的目录至少包括农产品名称（即表格名称）、日期、处理分析结果、对应措施。
优选地，所述主控制器采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；并采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；然后基于连通分量外接矩形的长宽比进行叶面、根茎以及农产品上的孔洞、斑点、害虫轨迹的识别，从而根据识别结果基于预设的BP神经网络模型完成病虫害的识别。
优选地，所述每个传感器节点所发送的数据均采用唯一的数据编号，所述主控制器通过识别数据编号实现对应传感器节点所在位置的确定，并基于传感器节点所在位置的识别结果实现该种植区域内农产品类型的输出，然后调用相应农产品种植参数模型，将接收到的传感器节点数据输入所述农产品种植参数模型输出对应的种植措施。
优选地，所述农产品种植参数模型采用BP神经网络模型，每一种反馈执行终端对应一个农产品种植参数模型。
本发明具有以下有益效果：
1）基于传感器节点以及图像采集模块实现了农作物种植环境数据的采集，通过主控制器的处理分析，实现了种植环境的合理调控，从而实现了农产品的智能化种植。
2）消费者通过扫描农产品上的二维码即可实现对农产品生产流程数据的查看，从而实现了每个农产品来源的可追溯。
3）通过第三方交易模块，供需双方可以发布交易信息并完成在线交易，实现了农产品的高效流通，同时使得农户可以很清楚的了解到目前的市场需求。
附图说明
图1为本发明实施例一种智能农业物联网系统的系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的一种智能农业物联网系统，包括客户端、第三方交易模块、服务器、主控制器、各个控制终端、传感器节点、图像采集模块、反馈执行终端，服务器与客户端之间，服务器与主控制器之间通过互联网相连，第三方交易模块设置在客户端与服务器之间，用于供需双方发布交易信息并完成在线交易；用户通过客户端注册登录后即可通过第三方交易模块实现供需数据的发布，同时用户登录后，通过访问服务器可实现权限内数据的查看；各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的环境数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时图像采集模块将采集到的农产品图像数据经互联网发送至主控制器，主控制器接收并完成所述环境数据和农产品图像数据的处理分析，基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，并将处理分析的结果以及输出的控制命令转换成预设的文本发送到服务器进行储存；主控制器接收来自于主控制器的人机交互界面的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和控制终端，实现对种植范围内环境参数数据的采集和各反馈执行终端工作状态的修改，所述主控制器连接有一二维码输出装置，通过二维码标签打印机打印相应的二维码，然后将该二维码黏贴设置在农产品上，用户通过扫描该二维码即可访问所述服务器实现对应农产品生产流程数据的查看。
本实施例中，所述传感器节点由若干传感器构成，所述传感器至少包括光照度传感器、温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、土壤成分传感器，其布置方式分为埋地式、地面分布式和半空分布式；所述反馈执行终端至少包括水灌溉装置、营养液灌溉装置、农药灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置。所述水灌溉装置内设有流量监测控制装置（包括流量计和水泵），用于实现水灌溉量的智能控制。本实施例中，所述通风装置优选通风扇，所述水灌溉装置、营养液灌溉装置、农药灌溉装置均采用携带有智能喷灌装置的巡检机器人实现，可实现定向定位喷施。
本实施例中，所述控制终端包括全自动控制终端和半自动控制终端，其中全自动控制终端用于控制水灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置，半自动控制装置用于控制营养液灌溉装置和农药灌溉装置，其上配置一显示屏，用于显示主控制器发送的控制命令。
本实施例中，所述文本以EXCEL表格的形式储存在所述服务器中，该EXCEL表格的目录至少包括农产品名称（即表格名称）、日期、处理分析结果、对应措施。
本实施例中，所述主控制器采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；并采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；然后基于连通分量外接矩形的长宽比进行叶面、根茎以及农产品上的孔洞、斑点、害虫轨迹的识别，从而根据识别结果基于预设的BP神经网络模型完成病虫害的识别。
本实施例中，所述每个传感器节点所发送的数据均采用唯一的数据编号，所述主控制器通过识别数据编号实现对应传感器节点所在位置的确定，并基于传感器节点所在位置的识别结果实现该种植区域内农产品类型的输出，然后调用相应农产品种植参数模型，将接收到的传感器节点数据输入所述农产品种植参数模型输出对应的种植措施。所述农产品种植参数模型采用BP神经网络模型，每一种反馈执行终端对应一个农产品种植参数模型。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种智能农业物联网系统，其特征在于，包括客户端、第三方交易模块、服务器、主控制器、各个控制终端、传感器节点、图像采集模块、反馈执行终端，服务器与客户端之间，服务器与主控制器之间通过互联网相连，第三方交易模块设置在客户端与服务器之间，用于供需双方发布交易信息并完成在线交易；各个传感器节点之间通过Zigebee模块以自组网的方式与主控制器连接起来，形成一个有效的内部网络；传感器节点将采集到的环境数据经内部网络以无线的方式传输至主控制器，同时图像采集模块将采集到的农产品图像数据经互联网发送至主控制器，主控制器接收并完成所述环境数据和农产品图像数据的处理分析，基于处理分析的结果输出相应的控制命令至各个控制终端，并将处理分析的结果以及输出的控制命令转换成预设的文本发送到服务器进行储存；主控制器接收来自于主控制器的人机交互界面的指令，经网关的相关协议转换和处理后发送给各个传感器节点和控制终端，实现对种植范围内环境参数数据的采集和各反馈执行终端工作状态的修改，所述主控制器连接有一二维码输出装置，用户通过扫描该二维码即可访问所述服务器实现对应农产品生产流程数据的查看。
2.如权利要求1所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述反馈执行终端至少包括水灌溉装置、营养液灌溉装置、农药灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置。
3.如权利要求2所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述水灌溉装置内设有流量监测控制装置，用于实现水灌溉量的智能控制。
4.如权利要求1所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述控制终端包括全自动控制终端和半自动控制终端，其中全自动控制终端用于控制水灌溉装置、温控装置、通风装置、作物生长灯以及CO2发生装置，半自动控制装置用于控制营养液灌溉装置和农药灌溉装置，其上配置一显示屏，用于显示主控制器发送的控制命令。
5.如权利要求1所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述文本以EXCEL表格的形式储存在所述服务器中，该EXCEL表格的目录至少包括农产品名称、日期、处理分析结果、对应措施。
6.如权利要求1所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述主控制器采用双边滤波和分段线性变换算法分别进行图像去噪和图像增强预处理；并采用迭代自适应阈值分割法进行图像二值化处理；然后基于连通分量外接矩形的长宽比进行叶面、根茎以及农产品上的孔洞、斑点、害虫轨迹的识别，从而根据识别结果基于预设的BP神经网络模型完成病虫害的识别。
7.如权利要求1所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述每个传感器节点所发送的数据均采用唯一的数据编号，所述主控制器通过识别数据编号实现对应传感器节点所在位置的确定，并基于传感器节点所在位置的识别结果实现该种植区域内农产品类型的输出，然后调用相应农产品种植参数模型，将接收到的传感器节点数据输入所述农产品种植参数模型输出对应的种植措施。
8.如权利要求7所述的一种智能农业物联网系统，其特征在于：所述农产品种植参数模型采用BP神经网络模型，每一种反馈执行终端对应一个农产品种植参数模型。
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