CN113467553A - 一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法，本系统包括云服务平台、综合感知终端、远程受控终端和监控终端，综合感知终端获取农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，云服务平台处理并存储该两项数据，并生成云端调控指令和云端调控数据，远程受控终端调整生产要素；云服务平台基于生长环境数据、空间视频数据和云端调控数据生成农作物生成过程数据，供监控终端查询。本方法包括获取数据，云服务平台生成调控指令，远程受控终端调整生产要素。本申请实现了农作物生长环境的自动调控和监控终端的即时查询，积累了农作物生产过程中的详细生产数据，建立了质量溯源大数据，也为持续提高农作物生产效率和质量提供了数据支持。

Description

一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法

技术领域

本申请属于农作物生产自动化领域，具体涉及一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法。

背景技术

精准农业是一种基于信息和知识管理的现代农业生产系统。农田信息的采集是实施精准农业的首要任务，这些信息数据是农田系统分析、决策并制定农田变量作业处方的主要数据源和参数。

农业生产过程不可避免受到温度，湿度，水分等多种农田环境因素的影响，因此，将现代信息技术应用到农业生产技术过程中，可及时高效的收集农田信息，这对提高农产品产量有重要意义。为了实现对农作物生长环境信息的采集，当前主要方法是在靠近需要监测的农作物生长环境建立的农业气象站，根据采集到的数据进行人工调控，但这种生成调控方式不仅数据获取效率低，费时费力，而且调控效率不高；其次，目前并没有一个完整的农产品生产过程质量大数据，造成农产品的产品质量追溯没有数据可寻，更难以对农作物生产各个阶段的生成质量和生产效率做进一步改进。如何提高农作物生产环境的调控效率，并建立生产质量溯源大数据以提高农作物生产效率和生产质量，需要一套完整的农作物生产调控体系。

发明内容

本申请提出了一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法，针对以往农作物粗放生产形势，提出根据农作物生产规律自动调控农作物生长环境，以期满足农作物各个生长阶段的生长环境需求，同时建立农作物生长过程大数据，为农作物生产质量溯源、并提高农作物生产效率和生产质量提供数据支持。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种基于物联网的农产品生产调控系统，包括：云服务平台、综合感知终端、远程受控终端和监控终端；

所述云服务平台分别通过物联网与所述综合感知终端、所述远程受控终端和所述监控终端连接；

所述综合感知终端位于农产品生产区域，所述综合感知终端用于采集所述农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，并将所述生长环境数据和所述空间视频数据发送至所述云服务平台；

所述云服务平台用于处理所述生长环境数据和所述空间视频数据，并向所述远程受控终端发送云端调控指令；所述云服务平台还用于向所述监控终端提供所述农产品生产区域的生产过程数据，所述云服务平台还用于向所述监控终端发送云端调控数据和云端警示数据；

所述远程受控终端位于所述农产品生产区域，所述远程受控终端用于根据所述云端调控指令调整生产要素；

所述监控终端用于接收所述云端调控数据和所述云端警示数据，所述监控终端还用于通过所述云服务平台查询农产品的生产过程数据。

优选的，所述综合感知终端包括土壤数据感知终端和视频采集终端；

所述土壤数据感知终端用于获取所述农产品生产区域的所述生长环境数据；

所述视频采集终端用于采集所述农产品生产区域的空间视频数据。

优选的，所述生长环境数据包括土壤水分和营养物质含量。

优选的，所述云服务平台包括监测模块、质量模块、警示模块、云控模块和存储模块；

所述监测模块用于处理所述生长环境数据和所述空间视频数据，并将所述生长环境数据和所述空间视频数据存入所述存储模块；

所述云控模块用于根据所述生长环境数据，向所述远程受控终端发出云端调控指令，所述云控模块还用于将所述云端调控指令转换为云端调控数据，并将所述云端调控数据发送至所述监控终端，同时，所述云控模块将所述云端调控数据存入所述存储模块；

所述警示模块用于根据所述云端调控数据和预设调控阈值，向所述监控终端发送所述云端警示数据；

所述质量模块用于根据所述监控终端发出的生产质量查询请求，向所述监控终端提供所述生产过程数据，所述生产过程数据包括所述生长环境数据、所述空间视频数据和所述云端调控数据。

优选的，所述远程受控终端包括供水设备和营养物质添加设备；

所述供水设备用于向所述农产品生产区域提供水分；

所述营养物质添加设备用于向水中添加营养物质。

优选的，所述云端调控指令包括水量调整数据和营养物质调整数据；

所述供水设备根据所述水量调整数据调整供水量；

所述营养物质添加设备根据所述营养物质调整数据调整营养物质供给量。

本申请还公开了一种基于物联网的农产品生产调控方法，包括如下步骤：

获取农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据；

处理并存储所述生长环境数据和所述空间视频数据；

基于所述生长环境数据生成云端调控指令，基于所述云端调控指令生成云端调控数据，基于所述云端调控数据判断是否生成警示数据，基于所述生长环境数据、所述空间视频数据和所述云端调控数据，生成生产过程数据，所述生产过程数据用于农产品的生产数据查询；

根据所述云端调控指令调整生产要素，完成所述农产品生产调控。

优选的，所述生长环境数据包括土壤水分和土壤营养物质含量；

获取所述生长环境数据的方法包括：

通过土壤质量感知设备获取所述生长环境数据；

所述土壤质量感知设备包括土壤水分感知设备和土壤营养物质感知设备。

优选的，所述云端调控指令的生成方法包括：

基于所述土壤水分和预设水分阈值，得到水量调整数据；

基于所述营养物质含量和预设营养阈值，得到营养物质调整数据；

基于所述水量调整数据和所述营养物质调整数据得到所述云端调控指令。

本申请的有益效果为：

本申请公开了一种基于物联网的农产品生产调控系统和方法，通过综合感知终端获取农作物生长环境数据，由云服务平台生成云端调控指令和云端调控数据，远程受控终端根据云端调控指令调整生成要素，监控终端也可以及时掌握农作物的生长环境，实现了农作物在各个生长阶段的自动调控，满足了农作物的生长环境需求，还能够提供监控终端的即时查询，随时了解农作物生产状况；同时还积累了农作物生产过程中的详细生产数据，既建立了质量溯源大数据，也为持续提高农作物生产效率和生产质量提供了数据支持。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例基于物联网的农产品生产调控系统结构示意图；

图2为本申请实施例基于物联网的农产品生产调控方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

如图1所示，一种基于物联网的农产品生产调控系统，包括：云服务平台、综合感知终端、远程受控终端和监控终端；

云服务平台分别通过物联网与综合感知终端、远程受控终端和监控终端连接；

综合感知终端位于农产品生产区域，用于采集农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，包括土壤数据感知终端和视频采集终端，分别采集农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，在本实施例中，生长环境数据包括土壤湿度、PH值、营养物质含量等，还包括土壤硬度、密实度、蓬松度等，以及大气湿度、温度、风力和风向等，这些都可以作为远程受控终端的调控依据。空间视频数据是指农作物生产区域的影响记录，可以采用监控摄像机等方式录取，包括视频和音频。综合感知终端通过物联网将上述数据发送至云服务平台。进一步的，在本实施例中，综合感知终端还包括GPS定位终端，以便云服务平台能够准确调控对应的远程受控终端。

云服务平台用于处理生长环境数据和空间视频数据，在本实施例中，云服务平台主要包括监测模块、质量模块、警示模块、云控模块和存储模块。其中，监测模块用于将收到的生长环境数据和空间视频数据转换为云服务平台可以存储的数据格式，然后存入存储模块；云控模块根据生长环境数据，通过与预设调控阈值对比计算，生成云端调控指令，并向远程受控终端发出云端调控指令；在本实施例中，采用人为设定预设调控阈值的方式，此方式较为简单，也可建立农作物生产数据模型，包含详细的生产环境数据，并可以根据生产质量和效率不断优化调控。同时云控模块还将云端调控指令转换为云端调控数据，并发送至监控终端，监控终端可即时了解农作物生产调控情况。同时，云控模块将云端调控数据存入存储模块，与生长环境数据和空间视频数据形成农作物生产过程数据。警示模块用于根据云端调控数据和预设调控阈值进行对比计算，如果偏差度一直较大，说明农作物生产区域存在其他问题，则向监控终端发送云端警示数据，提示相关人员实地处理。质量模块用于形成农作物生产过程大数据，建立质量溯源，同时可以根据监控终端发出的生产质量查询请求，提供生产过程数据。进一步的，在云服务平台上增加气象预测功能和/或气象信息数据，结合实时的土壤墒情和天气预测，做出综合判断和计算后，再发出云端调控指令，以避免云端调控指令与气象变化叠加后造成的农产品生产负作用，例如：云端调控指令的补水量与气象降水量叠加后造成农产品生产区域水量过大，危急农产品生产；又例如在干旱炎热的气象条件下，适当增加补水量，以应对较大的水分蒸发情况。进一步的，气象信息也作为生产过程大数据中的一部分，可随时了解天气对农作物生产的影响。

监控终端接收云端调控数据，即时了解农作物生产调控情况，如果接收到云端警示数据，则说明农作物生产区域可能还存在其他问题，需要相关人员实地处理。监控终端还可以随时通过云服务平台查询农产品的生产过程数据，进一步的，可以实时查看农作物生产区域当前的视频影像。在监控终端上，还可以根据实际需要，进一步拓展监控终端的功能，例如，利用监控终端远程控制远程受控终端的工作，人为干预远程受控终端，随时调节远程受控终端的工作，以应对各种紧急情况，例如：突发降雨等。

远程受控终端位于农产品生产区域，在本实施例中，远程受控终端包括供水设备和营养物质添加设备；远程受控终端接收云服务平台发出的云端调控指令，调整生产要素，主要包括调整供水量和营养物质添加量。与监控终端拓展功能对应的，云服务平台上的云控模块可以转发监控终端发出的调控指令，远程受控终端相应监控终端的远程控制。在远程受控终端的调控作用下，适量的营养物质随供水进入农作物生产区域，综合感知终端实时感知土壤数据，并发送至云服务平台，云服务平台上的云控模块发现土壤数据已正常时，向远程受控终端再发出停止供应的指令，远程受控终端停止供水和营养物质，由此完成一个自动监测-调控-再监测-直至完成调控的完整过程。

通过上述调控系统，实现了农作物在各个生长阶段的自动调控，满足了农作物的生长环境需求，还能够提供监控终端的即时查询，随时了解农作物生产状况；同时还积累了农作物生产过程中的详细生产数据，既建立了质量溯源大数据，也为持续提高农作物生产效率和生产质量提供了数据支持。

本申请还提供了基于物联网的农产品生产调控方法，如图2所示，包括如下步骤：

S102.获取生长环境数据和空间视频数据。在本实施例中，使用综合感知终端采集农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，并通过物联网发送至云服务平台；其中，综合感知终端根据采集土壤质量要求而设置，例如使用土壤水分感知设备获取土壤水分数据，使用土壤营养物质感知设备获取营养物质含量，另外，生长环境数据还可以包括其他项目，例如：PH值、土壤硬度、密实度、蓬松度等，以及大气湿度、温度、风力和风向等；空间视频数据通过影响采集设备获取，例如通过监控摄像机等。还可以加入GPS定位数据，以便于明确农产品的生产区域。在本实施例中，所有的生长环境数据和空间视频数据均通过物联网实时传输至云服务平台。

S104.处理并存储生长环境数据和空间视频数据。在本实施例中，云服务平台将生长环境数据和空间视频数据转换为可存储的数据并存储，以便于后期数据查询。

S106.生成云端调控指令、云端调控数据、生产过程数据，判断是否生成警示数据。在本实施例中，云服务平台基于生长环境数据，分别通过与预设水分阈值和预设营养阈值的比较和计算，获得水量调整数据与营养物质调整数据，并将二者整合生成云端调控指令，并进一步根据云端调控指令生成云端调控数据，其中，包括GPS定位信息的云端调控指令发送至远程受控终端，用于远程受控终端调整生成要素，云端调控数据发送至监控终端，用于监控终端实时了解农产品生长环境调控情况；云服务平台中还将所有的生长环境数据、空间视频数据和云端调控数据进行整合生成生产过程数据，并建立农产品生产过程大数据，用于监控终端随时查询；云服务平台中还会根据云端调控数据和预设调控阈值进行判断计算，如果偏差度一直较大，则会生成警示数据发送至监控终端。进一步的，云服务平台结合气象信息数据和土壤墒情，做出综合判断和计算后，再发出云端调控指令，以避免云端调控指令与气象变化叠加后造成的农产品生产负作用，例如：云端调控指令的补水量与气象降水量叠加后造成农产品生产区域水量过大，危急农产品生产；又例如在干旱炎热的气象条件下，适当增加补水量，以应对较大的水分蒸发情况。进一步的，将气象信息作为生产过程大数据中的一部分，实现随时了解农作物生产过程中的天气变化和影响。

S108.调整生成要素，完成农产品生产调控。在本实施例中，远程受控终端包括供水设备和营养物质添加设备，与GPS定位信息相对应的远程受控终端根据接收到的云端调控指令，分别调整供水设备的供水量和营养物质添加设备的添加量，从而完成农产品生产调控。远程受控终端的设备设置，应当与土壤质量采集相对应，土壤质量出现不符合要求时，对应的远程受控终端也必须有相应的设备对土壤质量进行改善。进一步的，通过监控终端，远程控制远程受控终端的工作，人为干预远程受控终端，随时调节远程受控终端的工作，以应对各种紧急情况，例如：突发降雨等。

通过上述方法，可以实现了农作物在各个生长阶段的自动调控，满足了农作物的生长环境需求，还能够提供监控终端的即时查询，随时了解农产品生产状况；同时还积累了农作物生产过程中的详细生产数据，既建立了质量溯源大数据，也为持续提高农作物生产效率和生产质量提供了数据支持。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：包括：云服务平台、综合感知终端、远程受控终端和监控终端；

所述云服务平台分别通过物联网与所述综合感知终端、所述远程受控终端和所述监控终端连接；

所述综合感知终端位于农产品生产区域，所述综合感知终端用于采集所述农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据，并将所述生长环境数据和所述空间视频数据发送至所述云服务平台；

所述云服务平台用于处理所述生长环境数据和所述空间视频数据，并向所述远程受控终端发送云端调控指令；所述云服务平台还用于向所述监控终端提供所述农产品生产区域的生产过程数据，所述云服务平台还用于向所述监控终端发送云端调控数据和云端警示数据；

所述远程受控终端位于所述农产品生产区域，所述远程受控终端用于根据所述云端调控指令调整生产要素；

所述监控终端用于接收所述云端调控数据和所述云端警示数据，所述监控终端还用于通过所述云服务平台查询农产品的生产过程数据。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：所述综合感知终端包括土壤数据感知终端和视频采集终端；

所述土壤数据感知终端用于获取所述农产品生产区域的所述生长环境数据；

所述视频采集终端用于采集所述农产品生产区域的空间视频数据。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：所述生长环境数据包括土壤水分和营养物质含量。

4.根据权利要求1所述的基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：所述云服务平台包括监测模块、质量模块、警示模块、云控模块和存储模块；

所述监测模块用于处理所述生长环境数据和所述空间视频数据，并将所述生长环境数据和所述空间视频数据存入所述存储模块；

所述云控模块用于根据所述生长环境数据，向所述远程受控终端发出云端调控指令，所述云控模块还用于将所述云端调控指令转换为云端调控数据，并将所述云端调控数据发送至所述监控终端，同时，所述云控模块将所述云端调控数据存入所述存储模块；

所述警示模块用于根据所述云端调控数据和预设调控阈值，向所述监控终端发送所述云端警示数据；

所述质量模块用于根据所述监控终端发出的生产质量查询请求，向所述监控终端提供所述生产过程数据，所述生产过程数据包括所述生长环境数据、所述空间视频数据和所述云端调控数据。

5.根据权利要求1所述的基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：所述远程受控终端包括供水设备和营养物质添加设备；

所述供水设备用于向所述农产品生产区域提供水分；

所述营养物质添加设备用于向水中添加营养物质。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的农产品生产调控系统，其特征在于：所述云端调控指令包括水量调整数据和营养物质调整数据；

所述供水设备根据所述水量调整数据调整供水量；

所述营养物质添加设备根据所述营养物质调整数据调整营养物质供给量。

7.一种基于物联网的农产品生产调控方法，其特征在于，包括如下步骤：

获取农产品生产区域的生长环境数据和空间视频数据；

处理并存储所述生长环境数据和所述空间视频数据；

基于所述生长环境数据生成云端调控指令，基于所述云端调控指令生成云端调控数据，基于所述云端调控数据判断是否生成警示数据，基于所述生长环境数据、所述空间视频数据和所述云端调控数据，生成生产过程数据，所述生产过程数据用于农产品的生产数据查询；

根据所述云端调控指令调整生产要素，完成所述农产品生产调控。

8.根据权利要求7所述的基于物联网的农产品生产调控方法，其特征在于：所述生长环境数据包括土壤水分和土壤营养物质含量；

获取所述生长环境数据的方法包括：

通过土壤质量感知设备获取所述生长环境数据；

所述土壤质量感知设备包括土壤水分感知设备和土壤营养物质感知设备。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的农产品生产调控方法，其特征在于：所述云端调控指令的生成方法包括：

基于所述土壤水分和预设水分阈值，得到水量调整数据；

基于所述营养物质含量和预设营养阈值，得到营养物质调整数据；

基于所述水量调整数据和所述营养物质调整数据得到所述云端调控指令。

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