一种基于互联网的农业监控装置
技术领域
本发明属于监控设备领域,涉及农业种植技术,具体是一种基于互联网的农业监控装置。
背景技术
农业是利用动植物的生长发育规律,通过人工培育来获得产品的产业,研究农业的科学是农学,农业的劳动对象是有生命的动植物,获得的产品是动植物本身,农业是提供支撑国民经济建设与发展的基础产业。
现有的农业种植大棚不能对大棚内的农作物进行远距离监控,大棚需要配备管理人员进行现场管理,这种方式人力资源浪费严重。
公告号为CN206862412U的发明专利揭示了一种用于沿海滩涂光伏农业的环境监控系统,该用于沿海滩涂光伏农业的环境监控系统通过对沿海滩涂光伏农业基地的土壤和环境进行实时检测和显示,使得工作人员可以实时了解光伏农业基地的情况,并在环境异常时发出报警信号,使得工作人员能够及时处理环境问题,以确保沿海滩涂光伏农业基地的土壤和环境长期适合农作物生长;该用于沿海滩涂光伏农业的环境监控系统还存在的问题为:1、农业基地现场需要配备工作人员进行管理,浪费人力资源;2、在环境异常时不能够自动对环境进行调节;3、在环境异常时不能够对导致异常的原因进行排查。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于互联网的农业监控装置;
本发明需要解决的技术问题为:
(1)如何在农业基地不配备现场管理人员的情况下保证农作物可以正常生长;
(2)如何提供一种可以在环境异常时对异常原因进行排查的农业监控装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种基于互联网的农业监控装置,包括基底,所述基底内部开设有水槽,所述水槽内盛装有水,所述基底顶面设置有均匀分布的种植大棚,所述种植大棚内底壁固定安装有两组支撑柱,每组所述支撑柱的数量均为两个,每组所述支撑柱的顶部之间均固定安装有蓄水箱,所述蓄水箱与相邻种植大棚的蓄水箱之间固定连通有固定管,位于两侧的所述蓄水箱的内侧壁均固定连通有连接管,所述连接管远离种植大棚的一端穿过水槽的内顶壁并延伸至水槽的内部,所述连接管位于水槽内部的一端设置有抽水泵,所述蓄水箱内顶壁固定连通有两个相对称的抽水管,所述种植大棚内侧壁通过连接架固定安装有两个相对称的安装管,所述抽水管顶部与安装管内底壁相连通,两个所述安装管相靠近的侧面之间固定连通有均匀分布的喷管,所述喷管底部设置有均匀分布的喷头,所述喷管外表面固定安装有两个相对称的限位套,所述限位套底部设置有灯座,所述灯座底部设置有补光灯;
所述种植大棚顶部的两个斜面均固定连通有通风管,所述通风管内壁之间设置有风机;
所述种植大棚正面设置有处理器,所述处理器通信连接有生长环境监测模块、生长状态监测模块、存储模块以及深度分析模块。
进一步地,所述生长环境监测模块用于对种植大棚内农作物的生长环境进行分析,具体分析过程包括以下步骤:
S1:将多个种植大棚标记为Ai,i=1,......,n,获取所有种植大棚内的空气温度值、空气湿度值、土壤湿度值以及二氧化碳浓度值,并将种植大棚内的空气温度值、空气湿度值、土壤湿度值以及二氧化碳浓度值分别标记为KWi,KSi、TSi以及COi;
S2:通过公式
得到环境影响系数HYi,其中α1、α2、α3、α4以及k均为预设比例系数,0<α1<α2<α3<α4,k=1.23542;
S3:通过存储模块获取环境影响系数阈值HYmin,当HYi小于等于HYmin时,判定种植大棚的环境不满足农作物的生长条件,将对应种植大棚标记为Bv;当HYi大于HYmin时,判定种植大棚的环境满足农作物的生长条件;
S4:获取不满足农作物生长条件的种植大棚Bv的空气温度值KWv、空气湿度值KSv、土壤湿度值TSv以及二氧化碳浓度值COv,通过存储模块获取农作物生长的最佳空气温度范围的最小阈值KWmin、最佳空气湿度范围的最小阈值KSmin、最佳土壤湿度范围的最小阈值TSmin以及最佳二氧化碳含量范围的最小阈值COmin;
当KWv小于KWmin时,判定种植大棚内空气温度过低,生长环境监测模块向控制模块发送升温指令;
当KSv小于KSmin或TSv小于TSmin时,判定种植大棚内空气湿度或土壤湿度过低,生长环境监测模块向控制模块发送加湿指令;
当时COv小于COmin时,判定种植大棚内二氧化碳浓度过低,生长环境监测模块向控制模块发送换气指令;
控制模块接收到升温指令时,接通对应种植大棚内补光灯的电路,补光灯亮起对农作物进行光照升温;控制模块接收到加湿指令时,控制对应种植大棚内的喷头进行喷淋灌溉;控制模块接收到换气指令时,控制启动对应种植大棚的风机,风机工作进行换气。
进一步地,所述生长状态监测模块用于对种植大棚内农作物的生长状态进行分析,具体分析过程包括以下步骤:
P1:通过摄像头对农作物进行一次拍摄,并将拍摄的图像信息发送至处理器;
P2:处理器接收到图像信息后将图像信息标记为TXt,同时对图像信息进行图像预处理得到单个图像信息的平均灰度值HDt,所述图像预处理包括灰度变换、图像增强、图像滤波和图像分割;
P3:对同一个种植大棚内拍摄到的所有农作物图像的平均灰度值进行求和取平均值,得到对应种植大棚内总的农作物图像的平均灰度值,并将种植大棚内总的农作物图像的平均灰度值标记为HDp;
P4:通过存储模块获取到正常生长的农作物图像的灰度值HDmax,当HDp大于HDmax时,判定对应种植大棚的农作物生长状态异常;当HDp小于等于HDmax时,判定对应种植大棚的农作物生长状态正常;
生长状态监测模块将生长状态异常的对应种植大棚的编号发送至管理人员的手机终端;
P5:当HDp>HDmax且HYi>HYmin时,判定对应种植大棚的生长环境与生长状态不匹配,生成生长状态异常信号,生长状态监测模块将对应种植大棚的编号以及生长状态异常信号发送至深度分析模块。
进一步地,所述深度分析模块接收到生长状态异常信号时对对应编号的种植大棚进行深度分析,具体分析过程包括以下步骤:
Q1:将生长环境与生长状态不匹配的种植大棚标记为异常大棚,采集异常大棚内土壤的养料含量,养料含量包括氮元素含量值NZ、磷元素含量值PZ以及钾元素含量值KZ;
Q2:通过公式
得到养料影响系数YY,其中β1、β1、β1以及δ均为预设比例系数,通过存储模块获取到养料影响系数阈值YYmin;
当YY小于等于YYmin时,判定对应异常大棚需要进行施肥,深度分析模块生成施肥信号并将施肥信号与对应种植大棚的编号发送至管理人员的手机终端;
当YY大于YYmin时,判定异常大棚内的农作物需要实地勘察检测,深度分析模块生成实地检测信号并将实地检测信号与对应种植大棚的编号发送至管理人员的手机终端。
进一步地,该基于互联网的农业监控装置的使用方法包括以下步骤:
第一步:通过生长环境监测模块对种植大棚内的农作物的生长环境进行监测分析,得到生长环境系数,将生长环境系数与生长环境系数阈值进行对比,判断种植大棚内的生长环境是否符合农作物生长需求,对不满足农作物生长环境的种植大棚进行实时对应措施;
第二步:通过生长状态监测模块对种植大棚内的农作物的生长状态进行检测分析,判断种植大棚内农作物生长状态是否正常;
第三步:通过深度分析模块对生长状态异常的种植大棚进行深度分析,判断生长状态异常的原因是否有土壤肥料不足造成,根据检测分析结果发送不同指令至管理人员的手机终端。
本发明的有益效果:本发明具备下述有益效果:
1、通过设置的生长环境监测模块可以对种植大棚内的农作物生长环境进行监测,并通过采集环境信息加以计算得到环境影响系数,通过存储模块获取到环境影响系数阈值之后,将环境影响系数与环境影响系数阈值进行对比即可判断种植大棚内的环境是否有利于农作物生长,同时,在种植大棚内的环境不利于农作物生长的情况下,对环境信息的每一项进行分析比对,同时通过控制模块采取对应的环境改善措施,种植大棚不需要配备现场管理人员,同时保证了农作物在有利的环境下进行养殖;
2、通过设置的生长状态监测模块可以对种植大棚内农作物的生长状态进行检测分析,通过采集农作物的图像信息并对图像信息进行处理,得到同一种植大棚内农作物图像信息的平均灰度值,通过存储模块获取正常生长的农作物图像信息灰度阈值范围的最小值,将其与平均灰度值对比得到种植大棚内农作物的生长状态是否正常,在农作物生长状态不正常且种植大棚内环境符合农作物生长需求时,判定对应种植大棚需要进行深度分析;
3、通过设置的深度分析模块可以对生长状态异常的种植大棚内的土壤养料含量进行检测分析,判断农作物生长异常的原因是否是土壤养料含量不足,从而根据土壤养料含量是否达标采取不同的应对措施,由于农作物吸取养料的速度较为缓慢,因此在日常只针对于大种植大棚内部环境进行监控,但是当环境正常而农作物生长状态不正常时,则需要对养料含量进行检测,这种检测方法更加科学高效。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明结构侧视图;
图2为本发明种植大棚结构主视剖视图。
图中:1、基底;2、水槽;3、种植大棚;4、支撑柱;5、蓄水箱;6、固定管;7、连接管;8、抽水管;9、安装管;10、喷管;11、喷头;12、限位套;13、补光灯;14、通风管。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。
如图1-2所示,一种基于互联网的农业监控装置,包括基底1,所述基底1内部开设有水槽2,所述水槽2内盛装有水,水槽2内的水用于对种植大棚3内的农作物进行灌溉,所述基底1顶面设置有均匀分布的种植大棚3,所述种植大棚3内底壁固定安装有两组支撑柱4,每组所述支撑柱4的数量均为两个,每组所述支撑柱4的顶部之间均固定安装有蓄水箱5,所述蓄水箱5与相邻种植大棚3的蓄水箱5之间固定连通有固定管6,位于两侧的所述蓄水箱5的内侧壁均固定连通有连接管7,所述连接管7远离种植大棚3的一端穿过水槽2的内顶壁并延伸至水槽2的内部,所述连接管7位于水槽2内部的一端设置有抽水泵,抽水泵用于将水槽2内的水抽入蓄水箱5中,所述蓄水箱5内顶壁固定连通有两个相对称的抽水管8,所述种植大棚3内侧壁通过连接架固定安装有两个相对称的安装管9,所述抽水管8顶部与安装管9内底壁相连通,两个所述安装管9相靠近的侧面之间固定连通有均匀分布的喷管10,所述喷管10底部设置有均匀分布的喷头11,喷头11用于对农作物进行喷水灌溉,所述喷管10外表面固定安装有两个相对称的限位套12,所述限位套12底部设置有灯座,所述灯座底部设置有补光灯13,补光灯13用于对农作物进行光照;
所述种植大棚3顶部的两个斜面均固定连通有通风管14,所述通风管14内壁之间设置有风机;
所述种植大棚3正面设置有处理器,所述处理器通信连接有生长环境监测模块、生长状态监测模块、存储模块以及深度分析模块。
所述生长环境监测模块用于对种植大棚3内农作物的生长环境进行分析,具体分析过程包括以下步骤:
S1:将多个种植大棚3标记为Ai,i=1,......,n,获取所有种植大棚3内的空气温度值、空气湿度值、土壤湿度值以及二氧化碳浓度值,并将种植大棚3内的空气温度值、空气湿度值、土壤湿度值以及二氧化碳浓度值分别标记为KWi,KSi、TSi以及COi;
S2:通过公式
得到环境影响系数HYi,其中α1、α2、α3、α4以及k均为预设比例系数,0<α1<α2<α3<α4,k=1.23542;
S3:通过存储模块获取环境影响系数阈值HYmin,当HYi小于等于HYmin时,判定种植大棚3的环境不满足农作物的生长条件,将对应种植大棚3标记为Bv;当HYi大于HYmin时,判定种植大棚3的环境满足农作物的生长条件;先通过环境影响系数判断种植大棚3内的环境是否满足农作物生长需求,不满足的情况下,再对种植大棚3内的空气温度值、空气湿度值、土壤湿度值以及二氧化碳浓度值与预设阈值一一进行对比,找出不达标的对应环境指标,减少无效检测分析次数,并通过控制模块进行对应的环境改善;
S4:获取不满足农作物生长条件的种植大棚3Bv的空气温度值KWv、空气湿度值KSv、土壤湿度值TSv以及二氧化碳浓度值COv,通过存储模块获取农作物生长的最佳空气温度范围的最小阈值KWmin、最佳空气湿度范围的最小阈值KSmin、最佳土壤湿度范围的最小阈值TSmin以及最佳二氧化碳含量范围的最小阈值COmin;
当KWv小于KWmin时,判定种植大棚3内空气温度过低,生长环境监测模块向控制模块发送升温指令;
当KSv小于KSmin或TSv小于TSmin时,判定种植大棚3内空气湿度或土壤湿度过低,生长环境监测模块向控制模块发送加湿指令;
当时COv小于COmin时,判定种植大棚3内二氧化碳浓度过低,生长环境监测模块向控制模块发送换气指令;
控制模块接收到升温指令时,接通对应种植大棚3内补光灯13的电路,补光灯13亮起对农作物进行光照升温,从而提高种植大棚3内空气的温度值;控制模块接收到加湿指令时,控制对应种植大棚3内的喷头11进行喷淋灌溉,增加种植大棚3内空气与土壤的湿度值;控制模块接收到换气指令时,控制启动对应种植大棚3的风机,风机工作进行换气,增加种植大棚3内空气中二氧化碳浓度值。
所述生长状态监测模块用于对种植大棚3内农作物的生长状态进行分析,具体分析过程包括以下步骤:
P1:通过摄像头对农作物进行一次拍摄,并将拍摄的图像信息发送至处理器;
P2:处理器接收到图像信息后将图像信息标记为TXt,同时对图像信息进行图像预处理得到单个图像信息的平均灰度值HDt,所述图像预处理包括灰度变换、图像增强、图像滤波和图像分割;
P3:对同一个种植大棚3内拍摄到的所有农作物图像的平均灰度值进行求和取平均值,得到对应种植大棚3内总的农作物图像的平均灰度值,并将种植大棚内总的农作物图像的平均灰度值标记为HDp;
P4:通过存储模块获取到正常生长的农作物图像的灰度值HDmax,当HDp大于HDmax时,判定对应种植大棚3的农作物生长状态异常;当HDp小于等于HDmax时,判定对应种植大棚3的农作物生长状态正常;
生长状态监测模块将生长状态异常的对应种植大棚3的编号发送至管理人员的手机终端;
P5:当HDp>HDmax且HYi>HYmin时,判定对应种植大棚3的生长环境与生长状态不匹配,生成生长状态异常信号,生长状态监测模块将对应种植大棚3的编号以及生长状态异常信号发送至深度分析模块。
所述深度分析模块接收到生长状态异常信号时对对应编号的种植大棚3进行深度分析,具体分析过程包括以下步骤:
Q1:将生长环境与生长状态不匹配的种植大棚3标记为异常大棚,采集异常大棚内土壤的养料含量,养料含量包括氮元素含量值NZ、磷元素含量值PZ以及钾元素含量值KZ;
Q2:通过公式
得到养料影响系数YY,其中β1、β1、β1以及δ均为预设比例系数,通过存储模块获取到养料影响系数阈值YYmin;
当YY小于等于YYmin时,判定对应异常大棚需要进行施肥,深度分析模块生成施肥信号并将施肥信号与对应种植大棚3的编号发送至管理人员的手机终端;
当YY大于YYmin时,判定异常大棚内的农作物需要实地勘察检测,深度分析模块生成实地检测信号并将实地检测信号与对应种植大棚3的编号发送至管理人员的手机终端;深度分析模块可以对生长状态异常的种植大棚3内的土壤养料含量进行检测分析,判断农作物生长异常的原因是否是土壤养料含量不足,从而根据土壤养料含量是否达标采取不同的应对措施,由于农作物吸取养料的速度较为缓慢,因此在日常只针对于大种植大棚3内部环境进行监控,但是当环境正常而农作物生长状态不正常时,则需要对养料含量进行检测,这种检测方法更加科学高效。
该基于互联网的农业监控装置的使用方法包括以下步骤:
第一步:通过生长环境监测模块对种植大棚3内的农作物的生长环境进行监测分析,得到生长环境系数,将生长环境系数与生长环境系数阈值进行对比,判断种植大棚3内的生长环境是否符合农作物生长需求,对不满足农作物生长环境的种植大棚3进行实时对应措施;
第二步:通过生长状态监测模块对种植大棚3内的农作物的生长状态进行检测分析,判断种植大棚3内农作物生长状态是否正常;
第三步:通过深度分析模块对生长状态异常的种植大棚3进行深度分析,判断生长状态异常的原因是否有土壤肥料不足造成,根据检测分析结果发送不同指令至管理人员的手机终端。
本发明具备下述有益效果:
1、通过设置的生长环境监测模块可以对种植大棚内的农作物生长环境进行监测,并通过采集环境信息加以计算得到环境影响系数,通过存储模块获取到环境影响系数阈值之后,将环境影响系数与环境影响系数阈值进行对比即可判断种植大棚内的环境是否有利于农作物生长,同时,在种植大棚内的环境不利于农作物生长的情况下,对环境信息的每一项进行分析比对,同时通过控制模块采取对应的环境改善措施,种植大棚不需要配备现场管理人员,同时保证了农作物在有利的环境下进行养殖;
2、通过设置的生长状态监测模块可以对种植大棚内农作物的生长状态进行检测分析,通过采集农作物的图像信息并对图像信息进行处理,得到同一种植大棚内农作物图像信息的平均灰度值,通过存储模块获取正常生长的农作物图像信息灰度阈值范围的最小值,将其与平均灰度值对比得到种植大棚内农作物的生长状态是否正常,在农作物生长状态不正常且种植大棚内环境符合农作物生长需求时,判定对应种植大棚需要进行深度分析;
3、通过设置的深度分析模块可以对生长状态异常的种植大棚内的土壤养料含量进行检测分析,判断农作物生长异常的原因是否是土壤养料含量不足,从而根据土壤养料含量是否达标采取不同的应对措施,由于农作物吸取养料的速度较为缓慢,因此在日常只针对于大种植大棚内部环境进行监控,但是当环境正常而农作物生长状态不正常时,则需要对养料含量进行检测,这种检测方法更加科学高效。
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。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接连接,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义;以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。