CN113625639A - 农业智能监控系统及其监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种农业智能监控系统及其监控方法，步骤如下：环境监测装置采集环境参数并通过网络传输到上位机；上位机将采集的环境参数数据与标准数据进行对比，并将对比数据发送给上位机，上位机判断环境参数数据是否有异常，若数据存在异常，上位机发送控制信号至种植调控装置，以调整种植调控装置的当前参数，若数据正常，继续由分析系统根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。本发明不仅可以提高农作物的生长率，还可以了解农作物最佳的生长环境，有助于农业专家进行后续的研究工作。

Description

农业智能监控系统及其监控方法

技术领域

本发明涉及智慧农业，具体涉及到一种农业智能监控系统及其监控方法。

背景技术

目前，在智慧农业领域，侧重点主要是运用各种传感器对环境数据进行采集，并通过物联网技术将数据传输给各种终端设备，方便工作人员进行实时监测。当监测到实际环境数据与正常数据存在差别时，依靠交互端发出网络信号给相关上位机，实现智能控制。数据存储在云数据平台，企业(用户)直接访问移动平台获取网关节点数据信息，进行专家咨询。对于农业环境数据的采集和响应控制，基本实现农业自动化控制。

农业大棚内环境复杂，环境参数很多，现有的大部分技术主要监控一些基本的环境参数，来监测作物的生长情况，并作出相关的应对反应。但在农作物生长过程中，所配备的数据采集装置会忽略对农作物影响因素的采集，造成环境数据正常而农作物未正常生长的情况。在农作物生长的各个阶段需要具有专业知识的专家实现对农作物的生长特征和产出特征的收集分析，耗费一定的人力物力财力。

发明内容

本发明提供的一种物联网温室大棚农作物环境数据监控和农作物果实生长图像检测识别装置，可以实现对大棚内作物的智能化监测和控制，减少不必要的人工劳动和成本。采用分析系统，不仅可以提高农作物的生长率，还可以了解农作物最佳的生长环境，有助于农业专家进行后续的研究工作，同时，减少非正常条件对农作物生长环境的影响，增加单位面积内农作物的生产效益。本发明采用的技术方案如下：

一种农业智能监控系统，所述农业智能监控装置包括环境数据监测装置、图像采集装置、上位机、分析系统和种植调控装置，

环境监测装置用于监测多项环境参数；

上位机与所述环境监测装置和所述种植调控装置相连，用于判断当前监测到的环境参数是否存在异常，若异常由上位机发送调控指令至所述种植调控装置以调整所述种植调控装置的当前参数；

所述图像采集装置与所述分析系统相连，所述图像采集装置用于采集农作物照片，并将农作物照片发送至分析系统，由所述分析系统根据采集到的农作物照片与目标数据进行对比以判断在当前环境参数正常的前提下农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

进一步的，所述环境监测装置用于采集包括如下环境参数数据：土壤温湿度、室内温湿度、室内光照、室外光照。

进一步的，所述种植调控装置包含有遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构、滴灌控制机构。

进一步的，所述种植调控装置还配置有手动触控面板，用于手动控制遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构及滴灌控制机构。

进一步的，还包括光伏发电装置，为所述农业智能监控系统进行供电。

一种基上述系统的农业监控方法，包括如下步骤：

环境监测装置采集环境参数并通过网络传输到上位机；

上位机将采集的环境参数数据与标准数据进行对比，并将对比数据发送给上位机，上位机判断环境参数数据是否有异常，若数据存在异常，上位机发送控制信号至种植调控装置，以调整所述种植调控装置的当前参数，若数据正常，继续由所述分析系统根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

进一步的，根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长的步骤具体为：

图像采集装置采集农作物产出照片；

对图片进行处理后并传输至分析系统，分析系统对照片进行图片预处理，随后进行分析以得出农作物的当前生长状态信息，记录农作物的当前生长状态信息；

将农作物的当前生长状态信息与目标生长数据进行对比分析输出分析数据，作为分析系统判断当前农作物是否正常生长的依据。

本专利采用了图像目标检测技术来对农作物各阶段的生长特征和产出特征进行实时监测，对处理的结果通过分析系统(计算机程序)来进行数据分析，与历史数据对比，做出决策分析。整个系统，从头到尾完善了农业自动化，从采集数据分析数据，最后做出决策响应，均不需要耗费人力，大大提高效率，节省人力物力成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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为本发明提供的一种农业智能监控系统的结构图；

图2为本发明监控调节原理图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

参照图1所示，本发明提供了一种农业智能监控系统，所述农业智能监控装置包括环境数据监测装置、图像采集装置、上位机、分析系统和种植调控装置，

环境监测装置用于监测多项环境参数；

上位机与所述环境监测装置和所述种植调控装置相连，用于判断当前监测到的环境参数是否存在异常，若异常由上位机发送调控指令至所述种植调控装置以调整所述种植调控装置的当前参数；

所述图像采集装置与所述分析系统相连，所述图像采集装置用于采集农作物照片，并将农作物照片发送至分析系统，由所述分析系统根据采集到的农作物照片与目标数据进行对比以判断在当前环境参数正常的前提下农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

进一步的，所述环境监测装置用于采集包括如下环境参数数据：土壤温湿度、室内温湿度、室内光照、室外光照。

进一步的，所述种植调控装置包含有遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构、滴灌控制机构。

进一步的，所述种植调控装置还配置有手动触控面板，用于手动控制遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构及滴灌控制机构。

进一步的，还包括光伏发电装置，为大棚内的检测装置提供电源，提高新能源的利用率。

在本发明中，环境监测装置将采集的数据通过无线传输方式传给上位机。其中，无线传输模块将采集到的数据通过网络总线传递给信息传输中转站，再通过通信协议传递给模块的终端，终端通过无线射频将数据信息传递给无线网络。上位机为搭载人机交互模块的机构，采用MCGS组态软件作为载体，将无线传输模块传输的数据进行在线显示，并执行相应的开关状态和设置对应的环境参数。

需要说明的是，分析系统采用大数据和人工智能算法对数据信息分析和比对，并不涉及本发明的保护范围，因此不予详细赘述其分析过程。

同时本发明还提供了一种基于上述系统的农业监控方法，如图2所示，包括如下步骤：

环境监测装置采集环境参数并通过网络传输到上位机；

上位机将采集的环境参数数据与标准数据进行对比，并将对比数据发送给上位机，上位机判断环境参数数据是否有异常，若数据存在异常，上位机发送控制信号至种植调控装置，以调整所述种植调控装置的当前参数，若数据正常，继续由所述分析系统根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长的步骤具体为：

采用高清摄像头作为输入设备，对作物产出进行阶段性拍摄；

PC端将拍摄到的照片运用目标检测技术进行处理，随后进行分析以得出农作物的当前生长状态信息，记录农作物的当前生长状态信息；

将农作物的当前生长状态信息与目标生长数据进行对比分析输出分析数据，作为分析系统判断当前农作物是否正常生长的依据。

本发明的优点在于：

1)本系统环境数据采集和智能控制是集太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统，而且系统可以实现了在光照不充足的情况下可以有效地实现采集和传输模块7天左右的电力供给。

2)本系统硬件电路较多，采用模块化组装的形式，构建系统的硬件电路，方便将来不会因某个模块损坏就废弃，只需更换该模块就可。硬件电路中很多元器件都是贴片封装，因此系统的所有电路都采用PCB制版，方便焊接和将来的大规模生产。

3)本系统的无线网络系统稳定性强，安装方便，低功耗，多节点数据传输，采用节点自供电技术，大大提高了节点的连续工作时间，省去了换电池，工程布线等工作。

4)本系统的目标检测技术和分析系统侧重于计算机软件和程序，可迁移性高，也可根据不同目标不同改变相应数据和程序。应用难度不高，正常工作人员即可方便使用，得出最终的分析决策结果供技术人员参考。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种农业智能监控系统，其特征在于，所述农业智能监控装置包括环境数据监测装置、图像采集装置、上位机、分析系统和种植调控装置，

环境监测装置用于监测多项环境参数；

上位机与所述环境监测装置和所述种植调控装置相连，用于判断当前监测到的环境参数是否存在异常，若异常由上位机发送调控指令至所述种植调控装置以调整所述种植调控装置的当前参数；

所述图像采集装置与所述分析系统相连，所述图像采集装置用于采集农作物照片，并将农作物照片发送至分析系统，由所述分析系统根据采集到的农作物照片与目标数据进行对比以判断在当前环境参数正常的前提下农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

2.如权利要求1所述的农业智能监控系统，其特征在于，所述环境监测装置用于采集包括如下环境参数数据：土壤温湿度、室内温湿度、室内光照、室外光照。

3.如权利要求2所述的农业智能监控系统，其特征在于，所述种植调控装置包含有遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构、滴灌控制机构。

4.如权利要求1所述的农业智能监控系统，其特征在于，所述种植调控装置还配置有手动触控面板，用于手动控制遮光调控机构、温度控制机构、通风控制机构及滴灌控制机构。

5.如权利要求1所述的农业智能监控系统，其特征在于，还包括光伏发电装置，为所述农业智能监控系统进行供电。

6.一种基于权利要求1-5任意一项所述系统的农业监控方法，其特征在于，包括如下步骤：

环境监测装置采集环境参数并通过网络传输到上位机；

上位机将采集的环境参数数据与标准数据进行对比，并将对比数据发送给上位机，上位机判断环境参数数据是否有异常，若数据存在异常，上位机发送控制信号至种植调控装置，以调整所述种植调控装置的当前参数，若数据正常，继续由所述分析系统根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长：若农作物正常生长维持当前工作模式并记录数据，若农作物没有正常生长，对种植调控装置进行进一步调整及检修。

7.如权利要求6所述的农业监控方法，其特征在于，根据图像采集装置采集到的农作物照片来判断当前农作物是否正常生长的步骤具体为：

图像采集装置采集农作物产出照片；

对图片进行处理后并传输至分析系统，分析系统对照片进行图片预处理，随后进行分析以得出农作物的当前生长状态信息，记录农作物的当前生长状态信息；

将农作物的当前生长状态信息与目标生长数据进行对比分析输出分析数据，作为分析系统判断当前农作物是否正常生长的依据。

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