CN114675694B - 基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法及系统，包括以下步骤：多个环境参数，汇集为云数据存储库；通过5G无线传输至微处理器；微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节所述农业方舱中的适宜的环境参数，调节所述农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。本发明的微处理器通过对多个不同类型的环境参数采集模块，实时采集该类型的环境参数采集模块分布在农业方舱中的不同位置的不同时刻的参数，进而对该类型参数进行集合整理后，判别是否符合标准符合性判定结果矩阵模型Q_N中的某一向量值，进而提高了微处理器进行控制运算时的原始数据的整齐性，提高了运算的准确性和精确性。

Description

基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法及系统

技术领域

本发明属于农业环境管理领域，具体涉及基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法及系统。

背景技术

我国为一个农业生产大国，目前在广大农村，种植农业比比皆是。近年来，伴随我国农业生产和农村经济的飞速成长，生产方式慢慢由传统的粗放经营式向当代集约型经营方式改变，农业科技园，产业示范园，作为当代集约型农业和高新科技应用的展示窗口逐渐诞生。随着科学技术的进步，现代农田的结构档次在逐步的提高，设计一种可提高农田作物产量和质量，降低生产成本，减轻工作人员劳动强度的农田智能监控系统，是广大种植农业生产人员的迫切需求。

如今，虽然一些自动控制系统已开始应用于农作物生产，如农田环境控制、施肥灌溉控制、工厂化育苗控制等系统，这些系统实现了农田控制的自动化和智能化，但投资过大。系统维护不方便等各种因素制约了其发展空间，使国外同类型产品在国内推广困难。研发实用性强的农田智能采集监测系统对于推进我国农业自动化与智能化进程具有重要意义，同时也具备很大的市场潜力。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种具有低成本、低功耗、高可靠性等优点，同时能够提高微处理器计算的准确性和精确度的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法及系统。

本发明提供如下技术方案：基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，包括以下步骤：

S1：采集农业方舱中多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，汇集为云数据存储库；

S2：通过5G无线传输至微处理器；

S3：微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节所述农业方舱中的适宜的环境参数，调节所述农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。

进一步地，所述环境参数的类型包括空气温度、空气湿度、CO₂浓度、光照、土壤pH值和土壤湿度。

进一步地，所述S3步骤中微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成训练包括以下步骤：

S31：根据所述S1步骤采集到的多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，分别构建每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it，i为第i种环境参数，i＝1,2,…,N，t为采集时刻；

S32：构建第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型，并判断所述集成度是否符合第i中环境参数的阈值

S33：根据所述S31-S32步骤的计算，形成每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N；

S34：根据所述S33步骤得到的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N判断后续该种环境参数是否符合微处理器控制计算所需相容性好的数据，选择采用或剔除。

进一步地，所述S31步骤构建的每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it如下：其中/>为第i种环境参数于时刻t的第j个位置的采集到的数据，j＝1,2,…,M。

进一步地，第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型如下：

其中，B_ab为第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度，σ_t为t时刻测量不同位置a和b两个传感器数据的方差。

进一步地，所述标准符合性判定结果矩阵模型Q_N如下：

进一步地，所述标准符合性判定结果矩阵模型Q_N中的第a和b两个传感器的集成度标准符合性判定结果满足以下条件：

本发明还提供采用如上所述方法的基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统，包括数据采集模块、无线Lora数据传输模块、5G无线通信模块和微处理器；

所述数据采集模块，用于采集农业方舱中多种类型环境参数；

所述无线Lora数据传输模块，用于将采集到的农业方舱中多种类型环境参数汇集为云数据存储库；

所述5G无线通信模块，用于将所述云数据存储库中的数据无线传输至微处理器；

所述微处理器，用于对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节所述农业方舱中的适宜的环境参数，输出至，调节所述农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。

进一步地，所述无线Lora数据传输模块上设置有5G接口，用于与远程所述微处理器进行远程连接。

进一步地，所述无线Lora数据传输模块上设置有多个RS485接口，用于通过RS485总线将数据采集模块中的多个不同类型参数采集模块与所述无线Lora数据传输模块通信连接。

本发明的有益效果为：

1、通过本发明提供的方法及系统，可以通过与微处理通过CAN总线连接LED显示模块，或者与无线Lora数据传输模块连接无线移动智能终端，对数据进行汇总展示，可实时查看不同区域，不同传感器的数值，为用户实时获取农作物生长环境提供便利。微处理器可以通过电脑调试软件，也为实时显示可视化操作界面，并可将各传感器的调整数值通过微处理器发送给各传感器。本系统在使用时，基于实用性原则，将各传感器分布在合适的监测环境下，便可开始工作，通过分布式网络结构，提高了管理与维护性，实用性强，微处理器所使用的采集数据准确。

2、本发明提供的无线Lora数据传输模块可以采用SX1278IMLTRT型号的高性能芯片，采取高效的循环交织纠错检验各个数据采集模块中不同类型参数采集模块的编码，具有高灵敏度和抗干扰能力，并具有多个频道的选择，可在线修改串口波特率、收发频率、发射功率、射频空中速率、模块地址等各种参数。

3、本发明具有低成本、低功耗、高可靠性等优点，同时内置无线唤醒功能。

4、本发明的微处理器通过对多个不同类型的环境参数采集模块，实时采集该类型的环境参数采集模块分布在农业方舱中的不同位置的不同时刻的参数，进而对该类型参数进行集合整理后，判别是否符合标准符合性判定结果矩阵模型中的某一向量值，进而提高了微处理器进行控制运算时的原始数据的整齐性，提高了运算的准确性和精确性。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明提供的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法流程示意图；

图2为本发明提供的基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明提供的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集农业方舱中多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，汇集为云数据存储库；

S2：通过5G无线传输至微处理器；

S3：微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节农业方舱中的适宜的环境参数，输出至LED光照调节模块、温度调节模块、灌溉模块等模块用于调节农业方舱中的空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照、土壤pH值和土壤湿度，调节农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。

可选的，环境参数的类型包括空气温度、空气湿度、CO₂浓度、光照、土壤pH值和土壤湿度，当采集多种类型的环境参数时，采用数据采集模块进行采集，数据采集模块包括空气温度采集模块、空气湿度采集模块、CO₂浓度采集模块、光照采集模块、土壤pH值采集模块和土壤湿度采集模块，其中，空气温度采集模块包括分布于农业方舱中的不同位置的多个空气温度采集子模块，同样的，其他数据采集模块的不同类型参数采集模块中任何一种类型数据采集模块也包括分布于农业方舱中的不同位置的多个该类型的子模块。

可选的，S3步骤中微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成训练包括以下步骤：

S31：根据S1步骤采集到的多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，分别构建每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it，i为第i种环境参数，i＝1,2,…,N，t为采集时刻；

S32：构建第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型，并判断集成度是否符合第i中环境参数的阈值

S33：根据S31-S32步骤的计算，形成每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N；

S34：根据S33步骤得到的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N判断后续该种环境参数是否符合微处理器控制计算所需相容性好的数据，选择采用或剔除。

可选的，S31步骤构建的每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it如下：其中/>为第i种环境参数于时刻t的第j个位置的采集到的数据，j＝1,2,…,M。

可选的，第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型如下：

其中，B_ab为第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度，σ_t为t时刻测量不同位置a和b两个传感器数据的方差。

可选的，标准符合性判定结果矩阵模型Q_N如下：

可选的，标准符合性判定结果矩阵模型Q_N中的第a和b两个传感器的集成度标准符合性判定结果满足以下条件：

实施例2

如图2所示，为本发明提供的采用上述方法的基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统，包括数据采集模块、无线Lora数据传输模块、5G无线通信模块和微处理器；

数据采集模块，用于采集农业方舱中多种类型环境参数；

无线Lora数据传输模块，用于将采集到的农业方舱中多种类型环境参数汇集为云数据存储库，并发射至5G无线通信模块；

5G无线通信模块，用于将云数据存储库中的数据无线传输至微处理器；

微处理器，用于对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节农业方舱中的适宜的环境参数，输出至LED光照调节模块、温度调节模块、灌溉模块等调节农业方舱育苗环境设施或该设施的控制模块，用于调节农业方舱中的空气温度、空气湿度、CO2浓度、光照、土壤pH值和土壤湿度，进而从各个方面调节农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。

可选的，无线Lora数据传输模块上设置有5G接口，用于与远程微处理器进行远程连接，通过移动网络可以远程进和读取相关操作与相关配置。

可选的，无线Lora数据传输模块上设置有多个RS485接口，用于通过RS485总线将数据采集模块中的多个不同类型参数采集模块(空气温度采集模块、空气湿度采集模块、CO₂浓度采集模块、光照采集模块、土壤pH值采集模块和土壤湿度采集模块)与无线Lora数据传输模块通信连接，每个不同类型参数采集模块对应一个RS485接口。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的技术特征。尤其是，只要不存在技术方案的冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

需要说明的是，上述实施例提供的系统，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块来完成，即将本发明实施例中的模块或者步骤再分解或者组合，例如，上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的模块、步骤的名称，仅仅是为了区分各个模块或者步骤，不视为对本发明的不当限定。

所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的存储装置、处理装置的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域技术人员应该能够意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块、方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，软件模块、方法步骤对应的程序可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。为了清楚地说明电子硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以电子硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述或表示特定的顺序或先后次序。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采集农业方舱中多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，汇集为云数据存储库；

S2：通过5G无线传输至微处理器；

S3：微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节所述农业方舱中的适宜的环境参数，调节所述农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量；

所述S3步骤中微处理器对每种类型的多个环境参数进行数据集成训练包括以下步骤：

S31：根据所述S1步骤采集到的多种类型环境参数，每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数，分别构建每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it，i为第i种环境参数，i＝1,2,…,N，t为采集时刻；

S32：构建第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型，并判断所述集成度是否符合第i中环境参数的阈值

S33：根据所述S31-S32步骤的计算，形成每种类型环境参数采集不同位置的不同时刻多个环境参数的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N；

S34：根据所述S33步骤得到的标准符合性判定结果矩阵模型Q_N判断后续该种环境参数是否符合微处理器控制计算所需相容性好的数据，选择采用或剔除；

所述S31步骤构建的每种类型环境参数的不同位置的不同时刻参数集合X_it如下：其中/>为第i种环境参数于时刻t的第j个位置的采集到的数据，j＝1,2,…,M；

第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度计算模型如下：

其中，B_ab为第i种环境参数的不同位置a和b两个传感器的集成度，σ_t为t时刻测量不同位置a和b两个传感器数据的方差。

2.根据权利要求1所述的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，其特征在于，所述环境参数的类型包括空气温度、空气湿度、CO₂浓度、光照、土壤pH值和土壤湿度。

3.根据权利要求1所述的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，其特征在于，所述标准符合性判定结果矩阵模型Q_N如下：

4.根据权利要求3所述的基于Lora无线传感的5G智慧育苗方法，其特征在于，所述标准符合性判定结果矩阵模型Q_N中的第a和b两个传感器的集成度标准符合性判定结果满足以下条件：

5.采用如权利要求1-4任一所述方法的基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统，其特征在于，包括数据采集模块、无线Lora数据传输模块、5G无线通信模块和微处理器；

所述数据采集模块，用于采集农业方舱中多种类型环境参数；

所述无线Lora数据传输模块，用于将采集到的农业方舱中多种类型环境参数汇集为云数据存储库；

所述5G无线通信模块，用于将所述云数据存储库中的数据无线传输至微处理器；

所述微处理器，用于对每种类型的多个环境参数进行数据集成，剔除其中的异常值，调节所述农业方舱中的适宜的环境参数，输出至，调节所述农业方舱中的育苗环境，保证其育苗质量。

6.根据权利要求5所述基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统，其特征在于，所述无线Lora数据传输模块上设置有5G接口，用于与远程所述微处理器进行远程连接。

7.根据权利要求5所述基于Lora无线传感的5G智慧育苗系统，其特征在于，所述无线Lora数据传输模块上设置有多个RS485接口，用于通过RS485总线将数据采集模块中的多个不同类型参数采集模块与所述无线Lora数据传输模块通信连接。