CN115525017A - 一种基于种植柜的植物远程培育系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于种植柜的植物远程培育系统，涉及种植管理技术领域，包括信息采集模块、数据分析模块以及数据传输模块；信息采集模块用于响应于预设的信息采集指令，通过物联网监控节点采集植物生长数据，并将采集的植物生长数据传输至数据分析模块进行观测系数分析，然后根据观测系数GX对植物生长数据进行分类，若为核心数据，则传输路径为一级中转路径；若为普通数据，则传输路径为二级中转路径，能够避免基站拥堵，有效提高数据传输效率和传输质量，从而提高数据处理效率和速度；数据传输模块用于将基站按照信号传输系数XHi大小进行排序，然后选取对应基站接入数据采集模块形成传输路径，提高数据传输效率和传输质量。

Description

一种基于种植柜的植物远程培育系统

技术领域

本发明涉及种植管理技术领域，具体是一种基于种植柜的植物远程培育系统。

背景技术

现代化的农业大棚一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，其可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，同时帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

但是，现有的植物远程培育系统无法对采集的植物生长数据进行分类并合理的选取中转基站进行传输，系统中的无线资源管理面临着越来越大的挑战，导致通信效率不佳，数据处理效率和速度较低，且容易受到外界干扰；基于以上不足，本发明提出一种基于种植柜的植物远程培育系统。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种基于种植柜的植物远程培育系统。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种基于种植柜的植物远程培育系统，包括信息采集模块、指令输入模块、指令分析模块、数据传输模块、基站监测模块、灾害监测模块以及灾害分析模块；

所述信息采集模块用于响应于预设的信息采集指令，通过物联网监控节点采集植物生长数据，并将采集的植物生长数据传输至数据分析模块进行观测系数分析，然后根据观测系数GX对植物生长数据进行分类，具体为：

将观测系数GX与预设观测阈值相比较；若GX≥预设观测阈值，则将对应植物生长数据标记为核心数据，其中核心数据的传输路径为一级中转路径；若CS＜传输阈值，则将对应植物生长数据标记为普通数据；其中普通数据的传输路径为二级中转路径；

所述数据传输模块与数据分析模块相连接，用于根据对应的传输路径将植物生长数据发送至培育中心，供研究人员研究分析，具体为：

将基站按照信号传输系数XHi大小进行排序；若植物生长数据的传输路径为一级中转路径，则选取排序第一的基站接入数据采集模块，该植物生长数据经过该基站直接发送至培育中心；

若植物生长数据的传输路径为二级中转路径，则该植物生长数据依次经过排序前二的基站中转至培育中心；

进一步地，所述数据分析模块的具体分析步骤如下：

根据接收到的植物生长数据结合大数据平台确定当前植物的生长周期，自动从云平台中获取该生长周期的灾害吸引值ZY；

获取对应植物的研究吸引值XY；利用公式GX＝ZY×b1+XY×b2计算得到对应植物生长数据的观测系数GX，其中b1、b2均为预设比例系数。

进一步地，所述灾害分析模块用于根据灾害监测模块记录的灾害信息对所述植物各个生长周期的灾害吸引值进行分析，具体分析步骤为：

在预设时间段内，获取对应植物所有的灾害信息，所述灾害信息包括灾害等级以及受灾生长周期；灾害等级由培育中心根据灾害类型、植物受灾范围以及救灾资源投入三个维度的数据评估得出；

根据受灾生长周期统计同一生长周期的受灾总次数为C1，当植物生长出现灾害时，将对应的灾害等级标记为Yd；将灾害等级Yd与预设灾害阈值相比较，统计Yd≥预设灾害阈值的次数占比为Zb，当Yd≥预设灾害阈值时，获取Yd与预设灾害阈值的差值并求和得到灾害超值DZ；利用公式CZ＝Zb×g1+DZ×g2计算得到超灾系数CZ，其中g1、g2为系数因子；

利用公式ZY＝C1×g3+CZ×g4计算得到对应生长周期的灾害吸引值ZY,其中g3、g4为系数因子；所述灾害分析模块用于将对应生长周期的灾害吸引值ZY打上时间戳存储至云平台。

进一步地，研究人员通过指令输入模块发送信息采集/更新指令至信息采集模块，以获取最新的植物生长数据用于研究分析；所述指令分析模块用于对研究人员的指令发送记录进行分析，具体分析步骤为：

在预设时间内，统计研究人员的指令发送次数为K1；将最近一次指令发送时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长HT；

利用公式XY＝(K1×d1)/(HT×d2)计算得到对应植物的研究吸引值XY，其中d1、d2为系数因子。

进一步地，所述植物生长数据包括植物种类和田间生产环节的可追溯信息；田间生产环节的可追溯信息包括植物生长环境信息和植物的生长情况。

进一步地，所述数据传输模块包括基站群、基站选择单元和基站切换单元，基站群由若干个基站组成，基站选择单元用于按照预设规则选取对应基站接入数据采集模块形成传输路径，具体包括：

由移动终端与基站群建立通信连接，并向基站群发送测量配置消息，其中测量配置消息中包括第一信号质量门限；

响应于接收到的测量配置消息，各个基站立即发送同步信号至移动终端；移动终端接收到同步信号后，确定各个同步信号的信号质量并与第一信号质量门限进行对比，得到各个同步信号的质量差Zi；

获取对应基站的环境影响因子为Hi；利用公式XHi＝1/(Zi×b4+Hi×b5)计算得到对应基站的信号传输系数XHi；其中b4、b5均为系数因子。

进一步地，所述基站监测模块用于监测基站的外部环境信息，所述外部环境信息包括空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息；具体为：

将基站外部的空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息依次标记为W1、W2以及W3；利用公式Ws＝W1×d1+W2×d2+W3×d3计算得到环境系数Ws，其中d1、d2、d3均为系数因子；

获取两个不同时间点(即相邻时刻)的环境系数并标记为第一环境系数WS1和第二环境系数WS2；利用公式

计算得到对应基站的环境影响因子HQ；其中η为补偿因子，WS0表示为预设环境阈值，T0表示为两个不同时间点的时间差；e为自然常数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中数据分析模块用于对接收到的植物生长数据进行观测系数分析，结合对应生长周期的灾害吸引值ZY和研究吸引值XY，计算得到观测系数GX；若GX≥预设观测阈值，则将对应植物生长数据标记为核心数据，若CS＜传输阈值，则将对应植物生长数据标记为普通数据；其中核心数据的传输路径为一级中转路径，普通数据的传输路径为二级中转路径；能够避免基站拥堵，有效提高数据传输效率和传输质量，从而提高数据处理效率和速度；

2、本发明中数据传输模块用于根据对应的传输路径将植物生长数据发送至培育中心；首先由移动终端与基站群建立通信连接，并向基站群发送测量配置消息，结合各个同步信号的质量差Zi和基站的环境影响因子Hi，计算得到信号传输系数XHi；若传输路径为一级中转路径，则选取排序第一的基站接入数据采集模块，该植物生长数据经过该基站直接发送至培育中心；若传输路径为二级中转路径，则该植物生长数据依次经过排序前二的基站中转至培育中心；提高数据传输效率和传输质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明一种基于种植柜的植物远程培育系统的系统框图。

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做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所示，一种基于种植柜的植物远程培育系统，包括信息采集模块、数据分析模块、指令输入模块、指令分析模块、云平台、数据传输模块、培育中心、基站监测模块、灾害监测模块以及灾害分析模块；

信息采集模块用于响应于预设的信息采集指令，通过物联网监控节点采集植物生长数据，并将采集的植物生长数据传输至数据分析模块；植物生长数据包括植物种类和田间生产环节的可追溯信息；田间生产环节的可追溯信息包括植物生长环境信息和植物的生长情况；

其中，研究人员可通过指令输入模块发送信息采集/更新指令至信息采集模块，以获取最新的植物生长数据用于研究分析；指令分析模块用于对研究人员的指令发送记录进行分析，得到对应植物的研究吸引值XY；具体分析步骤为：

在预设时间内，统计研究人员的指令发送次数为K1；

将最近一次指令发送时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式XY＝(K1×d1)/(HT×d2)计算得到对应植物的研究吸引值XY，其中d1、d2为系数因子；指令分析模块用于将对应植物的研究吸引值XY打上时间戳存储至云平台；

数据分析模块用于对接收到的植物生长数据进行预处理，并对预处理后的植物生长数据进行观测系数分析；其中预处理表现为剔除明显错误或无用的数据；具体分析步骤如下：

根据接收到的植物生长数据结合大数据平台确定当前植物的生长周期，自动从云平台中获取该生长周期的灾害吸引值ZY；

获取对应植物的研究吸引值XY；利用公式GX＝ZY×b1+XY×b2计算得到对应植物生长数据的观测系数GX，其中b1、b2均为预设比例系数；

根据观测系数GX对植物生长数据进行分类，具体为：

将观测系数GX与预设观测阈值相比较；若GX≥预设观测阈值，则将对应植物生长数据标记为核心数据，其中核心数据的传输路径为一级中转路径，一级中转路径表现为：植物生长数据经过一个基站直接发送至培育中心；

若CS＜传输阈值，则将对应植物生长数据标记为普通数据；其中普通数据的传输路径为二级中转路径，二级中转路径表现为：植物生长数据依次经过两个基站中转至培育中心；

本发明能够根据观测系数GX对植物生长数据进行分类，不同数据选取不同的传输路径，避免基站拥堵，有效提高数据传输效率和传输质量，从而提高数据处理效率和速度；

数据传输模块与数据分析模块相连接，用于根据对应的传输路径将植物生长数据发送至培育中心，供研究人员研究分析，进而达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的；

数据传输模块包括基站群、基站选择单元和基站切换单元，基站群由若干个基站组成；具体传输步骤为：

获取植物生长数据和对应的传输路径；基站选择单元用于按照预设规则选取对应基站接入数据采集模块形成传输路径，具体为：

由移动终端与基站群建立通信连接，并向基站群发送测量配置消息，其中测量配置消息中包括第一信号质量门限；

响应于接收到的测量配置消息，各个基站立即发送同步信号至移动终端；移动终端接收到同步信号后，确定各个同步信号的信号质量并与第一信号质量门限进行对比，得到各个同步信号的质量差Zi；

获取对应基站的环境影响因子为Hi；利用公式XHi＝1/(Zi×b4+Hi×b5)计算得到对应基站的信号传输系数XHi；其中b4、b5均为系数因子；

将基站按照信号传输系数XHi大小进行排序；若植物生长数据的传输路径为一级中转路径，则选取排序第一的基站接入数据采集模块，该植物生长数据经过该基站直接发送至培育中心；

若植物生长数据的传输路径为二级中转路径，则该植物生长数据依次经过排序前二的基站中转至培育中心；

基站切换单元用于切换基站接入数据采集模块；

基站监测模块用于监测基站的外部环境信息，外部环境信息包括空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息；具体监测步骤为：

将基站外部的空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息依次标记为W1、W2以及W3；利用公式Ws＝W1×d1+W2×d2+W3×d3计算得到环境系数Ws，其中d1、d2、d3均为系数因子；获取两个不同时间点(即相邻时刻)的环境系数并标记为第一环境系数WS1和第二环境系数WS2；

利用公式

计算得到对应基站的环境影响因子HQ，其中η为补偿因子，WS0表示为预设环境阈值，T0表示为两个不同时间点的时间差；e为自然常数；基站监测模块用于将基站的环境影响因子HQ打上时间戳并存储至云平台；

灾害监测模块用于对植物的生长情况进行监测，当监测到植物生长出现灾害时，记录灾害信息；其中，灾害信息包括灾害等级以及受灾生长周期；灾害等级由培育中心根据灾害类型、植物受灾范围以及救灾资源投入三个维度的数据评估得出；

灾害分析模块用于根据灾害监测模块记录的灾害信息对植物各个生长周期的灾害吸引值进行分析，具体分析步骤为：

在预设时间段内，根据受灾生长周期统计同一生长周期的受灾总次数为C1，当植物生长出现灾害时，将对应的灾害等级标记为Yd；

将灾害等级Yd与预设灾害阈值相比较，统计Yd≥预设灾害阈值的次数占比为Zb，当Yd≥预设灾害阈值时，获取Yd与预设灾害阈值的差值并求和得到灾害超值DZ；利用公式CZ＝Zb×g1+DZ×g2计算得到超灾系数CZ，其中g1、g2为系数因子；

将受灾总次数、超灾系数进行归一化处理并取其数值，利用公式ZY＝C1×g3+CZ×g4计算得到对应生长周期的灾害吸引值ZY，其中g3、g4为系数因子；其中灾害吸引值ZY越大，则表明该植物在对应生长周期出现灾害可能性越高，需要管理人员重点关注；

灾害分析模块用于将对应生长周期的灾害吸引值ZY打上时间戳存储至云平台。

上述公式均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。

本发明的工作原理：

一种基于种植柜的植物远程培育系统，在工作时，信息采集模块用于响应于预设的信息采集指令，通过物联网监控节点采集植物生长数据；数据分析模块用于对接收到的植物生长数据进行观测系数分析，结合对应生长周期的灾害吸引值ZY和研究吸引值XY，计算得到观测系数GX；若GX≥预设观测阈值，则将对应植物生长数据标记为核心数据，若CS＜传输阈值，则将对应植物生长数据标记为普通数据；其中核心数据的传输路径为一级中转路径，普通数据的传输路径为二级中转路径；能够避免基站拥堵，有效提高数据传输效率和传输质量，从而提高数据处理效率和速度；

数据传输模块用于根据对应的传输路径将植物生长数据发送至培育中心，供研究人员研究分析；由移动终端与基站群建立通信连接，并向基站群发送测量配置消息，结合各个同步信号的质量差Zi和基站的环境影响因子Hi，计算得到信号传输系数XHi；若传输路径为一级中转路径，则选取排序第一的基站接入数据采集模块，该植物生长数据经过该基站直接发送至培育中心；若传输路径为二级中转路径，则该植物生长数据依次经过排序前二的基站中转至培育中心；提高数据传输效率和传输质量。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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。

Claims (7)

1.一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，包括信息采集模块、指令输入模块、指令分析模块、数据传输模块、基站监测模块、灾害监测模块以及灾害分析模块；

所述信息采集模块用于响应于预设的信息采集指令，通过物联网监控节点采集植物生长数据，并将采集的植物生长数据传输至数据分析模块进行观测系数分析，然后根据观测系数GX对植物生长数据进行分类，具体为：

将观测系数GX与预设观测阈值相比较；若GX≥预设观测阈值，则将对应植物生长数据标记为核心数据，其中核心数据的传输路径为一级中转路径；若CS＜传输阈值，则将对应植物生长数据标记为普通数据；其中普通数据的传输路径为二级中转路径；

所述数据传输模块与数据分析模块相连接，用于根据对应的传输路径将植物生长数据发送至培育中心，供研究人员研究分析，具体为：

将基站按照信号传输系数XHi大小进行排序；若植物生长数据的传输路径为一级中转路径，则选取排序第一的基站接入数据采集模块，该植物生长数据经过该基站直接发送至培育中心；

若植物生长数据的传输路径为二级中转路径，则该植物生长数据依次经过排序前二的基站中转至培育中心。

2.根据权利要求1所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，所述数据分析模块的具体分析步骤如下：

根据接收到的植物生长数据结合大数据平台确定当前植物的生长周期，自动从云平台中获取该生长周期的灾害吸引值ZY；

获取对应植物的研究吸引值XY；利用公式GX＝ZY×b1+XY×b2计算得到对应植物生长数据的观测系数GX，其中b1、b2均为预设比例系数。

3.根据权利要求2所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，所述灾害分析模块用于根据灾害监测模块记录的灾害信息对所述植物各个生长周期的灾害吸引值进行分析，具体分析步骤为：

在预设时间段内，获取对应植物所有的灾害信息，所述灾害信息包括灾害等级以及受灾生长周期；灾害等级由培育中心根据灾害类型、植物受灾范围以及救灾资源投入三个维度的数据评估得出；

根据受灾生长周期统计同一生长周期的受灾总次数为C1，当植物生长出现灾害时，将对应的灾害等级标记为Yd；将灾害等级Yd与预设灾害阈值相比较，统计Yd≥预设灾害阈值的次数占比为Zb，当Yd≥预设灾害阈值时，获取Yd与预设灾害阈值的差值并求和得到灾害超值DZ；利用公式CZ＝Zb×g1+DZ×g2计算得到超灾系数CZ，其中g1、g2为系数因子；

利用公式ZY＝C1×g3+CZ×g4计算得到对应生长周期的灾害吸引值ZY，其中g3、g4为系数因子；所述灾害分析模块用于将对应生长周期的灾害吸引值ZY打上时间戳存储至云平台。

4.根据权利要求2所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，研究人员通过指令输入模块发送信息采集/更新指令至信息采集模块，以获取最新的植物生长数据用于研究分析；所述指令分析模块用于对研究人员的指令发送记录进行分析，具体分析步骤为：

在预设时间内，统计研究人员的指令发送次数为K1；将最近一次指令发送时刻与系统当前时间进行时间差计算得到缓冲时长HT；利用公式XY＝(K1×d1)/(HT×d2)计算得到对应植物的研究吸引值XY，其中d1、d2为系数因子。

5.根据权利要求1所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，所述植物生长数据包括植物种类和田间生产环节的可追溯信息；田间生产环节的可追溯信息包括植物生长环境信息和植物的生长情况。

6.根据权利要求1所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，所述数据传输模块包括基站群、基站选择单元和基站切换单元，基站群由若干个基站组成，基站选择单元用于按照预设规则选取对应基站接入数据采集模块形成传输路径，具体包括：

由移动终端与基站群建立通信连接，并向基站群发送测量配置消息，其中测量配置消息中包括第一信号质量门限；

响应于接收到的测量配置消息，各个基站立即发送同步信号至移动终端；移动终端接收到同步信号后，确定各个同步信号的信号质量并与第一信号质量门限进行对比，得到各个同步信号的质量差Zi；

获取对应基站的环境影响因子为Hi；利用公式XHi＝1/(Zi×b4+Hi×b5)计算得到对应基站的信号传输系数XHi；其中b4、b5均为系数因子。

7.根据权利要求6所述的一种基于种植柜的植物远程培育系统，其特征在于，所述基站监测模块用于监测基站的外部环境信息，所述外部环境信息包括空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息；具体为：

将基站外部的空气气压信息、空气湿度信息和空气含氧量信息依次标记为W1、W2以及W3；利用公式Ws＝W1×d1+W2×d2+W3×d3计算得到环境系数Ws，其中d1、d2、d3均为系数因子；

获取两个不同时间点的环境系数并标记为第一环境系数WS1和第二环境系数WS2；利用公式

计算得到对应基站的环境影响因子HQ，其中η为补偿因子，WS0表示为预设环境阈值，T0表示为两个不同时间点的时间差；e为自然常数。

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