CN111912458A - 一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业环境信号采集技术领域，公开了一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，具体包括如下步骤：S1：先在田间架设多根支撑柱，其中相邻两根支撑柱之间的间距为30m，并将不同种类的传感器a1、a2、a3以及a4由上而下依次固定在多根支撑柱上。本发明通过在田间架设多组装有传感器的支撑住，可以克服由于地形及气候影响而导致采集指标不准确的问题，使得当前农业环境信号可以采用最优的稀疏采样方式进行平均采样，有利于增加采样结果的准确性，而且通过颜色的指示灯和语音播报器可以对不同类型的传感器指标进行及时报警，方便工作人员及时查知当前农业环境质量是否超标，易于后续作出相应调控。
Description
技术领域
本发明涉及农业环境信号采集技术领域，具体是一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法。
背景技术
农业环境是指影响农业生物生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括农业用地、用水、大气、生物等，是人类赖以生存的自然环境中的一个重要组成部分，属中国法定环境范畴，农业环境由气候、土壤、水、地形、生物要素及人为因子所组成，每种环境要素在不同时间、空间都有质量问题，当前中国农业环境质量的突出问题是环境污染和生态破坏。
但是通过现有方式虽然可以对农业的环境信号进行采样，但是由于受到地形及气候的影响，容易使得结果存在一定的误差，而且当采集到的信号值超过正常范围值时也难以起到相应的警示作用。因此，本领域技术人员提供了一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，具体包括如下步骤：
S1：先在田间架设多根支撑柱，其中相邻两根支撑柱之间的间距为30m，并将不同种类的传感器a1、a2、a3以及a4由上而下依次固定在多根支撑柱上，同时还应在传感器a1、a2、a3以及a4的同侧安装不同的指示灯以及语音播报器予以单独报警；
S2：通过转换器来获取传感器a1、a2、a3以及a4发出的多组初始信号1以及同步信号，并利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2；
S3：通过微控制器对多组初始信号2进行采集并处理，并得出多组测量信号的当前值p，再利用多组测量信号的当前值p÷测量信号采集个数来获得初始状态下单组测量信号的平均值x；
S4：对同一时间点上不同支撑柱上传感器的测量值进行记录，即：第一根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z1、第二根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z2、第三根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z3、第n根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为zn，并采用如下公式来测量出单根支撑柱上的平均测量值y，即：{z1+z2+z3+zn}÷n＝y，并将S3中获得的初始状态下单组测量信号的平均值x与单根支撑柱上的平均测量值y进行比对，即可得出该环境信号的实际变化值；
S5：在微控制器上输入传感器a1、a2、a3以及a4的独立环境信号标准值，并将独立环境信号标准值与S4中得出的单组测量信号的平均值x进行差异对比，其中差异值＞1时，则表示当前农业环境数据异常，当差异值≤1时，则表示当前的农业环境数据处于正常状态。
作为本发明再进一步的方案：所述S1中传感器a1为风向传感器，传感器a2为光照传感器，a3为温度传感器，a4为湿度传感器。
作为本发明再进一步的方案：所述S1中传感器a1对应的指示灯为红色，传感器a2对应的指示灯为黄色，传感器a3对应的指示灯为蓝色，传感器a4对应的指示灯为紫色。
作为本发明再进一步的方案：所述S5中在对比后，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均＞1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯全亮，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均≤1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯皆不亮。
作为本发明再进一步的方案：所述S2中利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2，还包括如下步骤：
步骤1：根据所述同步信号来获取若干处理后的第二信号，并通过上位机向微处理器发送若干定标后的第二信号；
步骤2：对所述定标后的第二信号以及若干处理后的第二信号进行整体打包处理，并对打包处理后的信号进行加密。
作为本发明再进一步的方案：所述上位机在接收到若干处理后的第二信号时，还应确定由第二信号得出的定标系数。
作为本发明再进一步的方案：所述S2中的多组初始信号1以及同步信号均为模拟信号，处理后得到的多组初始信号2为数字信号。
作为本发明再进一步的方案：所述传感器a1、a2、a3以及a4的输出端均与上位机的输入端电性连接，所述上位机的输出端和微控制器的输入端电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在田间架设多组装有传感器的支撑住，可以克服由于地形及气候影响而导致采集指标不准确的问题，同时还能测量出单根支撑柱上的平均测量值，并将单根支撑柱上的平均测量值与初始状态下单组测量信号的平均值进行比对，从而得出该环境信号的实际变化值，使得当前农业环境信号可以采用最优的稀疏采样方式进行平均采样，有利于增加采样结果的准确性，减少了采样误差，而且通过颜色的指示灯和语音播报器可以对不同类型的传感器指标进行及时报警，方便工作人员及时查知当前农业环境质量是否超标，易于后续作出相应调控。
具体实施方式
本发明实施例中，一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，具体包括如下步骤：
S1：先在田间架设多根支撑柱，其中相邻两根支撑柱之间的间距为30m，并将不同种类的传感器a1、a2、a3以及a4由上而下依次固定在多根支撑柱上，同时还应在传感器a1、a2、a3以及a4的同侧安装不同的指示灯以及语音播报器予以单独报警；
S2：通过转换器来获取传感器a1、a2、a3以及a4发出的多组初始信号1以及同步信号，并利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2；
S3：通过微控制器对多组初始信号2进行采集并处理，并得出多组测量信号的当前值p，再利用多组测量信号的当前值p÷测量信号采集个数来获得初始状态下单组测量信号的平均值x；
S4：对同一时间点上不同支撑柱上传感器的测量值进行记录，即：第一根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z1、第二根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z2、第三根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z3、第n根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为zn，并采用如下公式来测量出单根支撑柱上的平均测量值y，即：
{z1+z2+z3+zn}÷n＝y，并将S3中获得的初始状态下单组测量信号的平均值x与单根支撑柱上的平均测量值y进行比对，即可得出该环境信号的实际变化值；
S5：在微控制器上输入传感器a1、a2、a3以及a4的独立环境信号标准值，并将独立环境信号标准值与S4中得出的单组测量信号的平均值x进行差异对比，其中差异值＞1时，则表示当前农业环境数据异常，当差异值≤1时，则表示当前的农业环境数据处于正常状态。
优选的：S1中传感器a1为风向传感器，传感器a2为光照传感器，a3为温度传感器，a4为湿度传感器。
优选的：S1中传感器a1对应的指示灯为红色，传感器a2对应的指示灯为黄色，传感器a3对应的指示灯为蓝色，传感器a4对应的指示灯为紫色。
优选的：S5中在对比后，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均＞1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯全亮，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均≤1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯皆不亮。
优选的：S2中利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2，还包括如下步骤：
步骤1：根据同步信号来获取若干处理后的第二信号，并通过上位机向微处理器发送若干定标后的第二信号；
步骤2：对定标后的第二信号以及若干处理后的第二信号进行整体打包处理，并对打包处理后的信号进行加密。
优选的：上位机在接收到若干处理后的第二信号时，还应确定由第二信号得出的定标系数。
优选的：S2中的多组初始信号1以及同步信号均为模拟信号，处理后得到的多组初始信号2为数字信号。
优选的：传感器a1、a2、a3以及a4的输出端均与上位机的输入端电性连接，上位机的输出端和微控制器的输入端电性连接。
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1：先在田间架设多根支撑柱，其中相邻两根支撑柱之间的间距为30m，并将不同种类的传感器a1、a2、a3以及a4由上而下依次固定在多根支撑柱上，同时还应在传感器a1、a2、a3以及a4的同侧安装不同的指示灯以及语音播报器予以单独报警；
S2：通过转换器来获取传感器a1、a2、a3以及a4发出的多组初始信号1以及同步信号，并利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2；
S3：通过微控制器对多组初始信号2进行采集并处理，并得出多组测量信号的当前值p，再利用多组测量信号的当前值p÷测量信号采集个数来获得初始状态下单组测量信号的平均值x；
S4：对同一时间点上不同支撑柱上传感器的测量值进行记录，即：第一根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z1、第二根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z2、第三根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为z3、第n根支撑柱上传感器a1、a2、a3以及a4的测量值标记为zn，并采用如下公式来测量出单根支撑柱上的平均测量值y，即：{z1+z2+z3+zn}÷n＝y，并将S3中获得的初始状态下单组测量信号的平均值x与单根支撑柱上的平均测量值y进行比对，即可得出该环境信号的实际变化值；
S5：在微控制器上输入传感器a1、a2、a3以及a4的独立环境信号标准值，并将独立环境信号标准值与S4中得出的单组测量信号的平均值x进行差异对比，其中差异值＞1时，则表示当前农业环境数据异常，当差异值≤1时，则表示当前的农业环境数据处于正常状态。
2.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述S1中传感器a1为风向传感器，传感器a2为光照传感器，a3为温度传感器，a4为湿度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述S1中传感器a1对应的指示灯为红色，传感器a2对应的指示灯为黄色，传感器a3对应的指示灯为蓝色，传感器a4对应的指示灯为紫色。
4.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述S5中在对比后，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均＞1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯全亮，若传感器a1、a2、a3以及a4的差异值均≤1时，则红色指示灯、黄色指示灯、蓝色指示灯以及紫色指示灯皆不亮。
5.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述S2中利用获取后的多组同步信号来对多组初始信号1进行处理后得到多组初始信号2，还包括如下步骤：
步骤1：根据所述同步信号来获取若干处理后的第二信号，并通过上位机向微处理器发送若干定标后的第二信号；
步骤2：对所述定标后的第二信号以及若干处理后的第二信号进行整体打包处理，并对打包处理后的信号进行加密。
6.根据权利要求5所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述上位机在接收到若干处理后的第二信号时，还应确定由第二信号得出的定标系数。
7.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述S2中的多组初始信号1以及同步信号均为模拟信号，处理后得到的多组初始信号2为数字信号。
8.根据权利要求1所述的一种适用于农业的环境信号最优稀疏采样方法，其特征在于，所述传感器a1、a2、a3以及a4的输出端均与上位机的输入端电性连接，所述上位机的输出端和微控制器的输入端电性连接。
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