CN115793756A - 用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，涉及农业种植技术领域，解决了现有技术无法对种植柜中的各项环境数据进行精准调节，导致生产效率低的技术问题；本发明包括中央控制模块，以及与之相连接的智能终端和至少一个种植柜；种植柜中内置若干类型数据传感器以及环境调节装置；本发明的中央控制模块基于植物的标准实验数据分析获取各环境数据之间的相互影响模型，基于相互影响模型对数据传感器采集的环境数据进行分析，获取相互作用下的环境变化数据，结合环境调节装置对种植柜中的环境数据进行联动调节，保证植物的生长环境；本发明综合考了各环境数据之间的相互影响，对种植柜中的环境数据进行精准调节，保证了植物的生产效率。

Description

用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统

技术领域

本发明属于农业种植领域，涉及调节植物生长周期的环境控制技术，具体是用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统。

背景技术

随着农业现代化的发展，温室种植因其涉及学科广、科技含量高、与人民生活关系密切，已经受到越来越多的关注。温室条件下，主要通过控制植物生长的温度、湿度、光照以及营养液等植物生长条件，从而定量控制植物生长。但是，如何控制温室种植的成本和效率是研究重点。

现有技术(申请号为201720523270X的实用新型专利)公开了一种优化植物生长的植物柜以及控制系统，通过设置的检测单元对种植槽内的土壤数据以及环境数据进行检测分析，并进行及时预警调整，能够提高产量。现有技术在进行种植柜控制时，检测土壤数据以及环境数据，哪一项数据不符合要求则将其调整至预设范围之内，而没有考虑各数据之间的相互作用，无法对种植柜的环境进行精准调节，导致生产效率低；因此，亟须一种用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统。

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，本发明提出了用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，用于解决现有技术无法对种植柜中的各项环境数据进行精准调节，导致生产效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，包括中央控制模块，以及与之相连接的智能终端和至少一个种植柜；种植柜中内置若干类型数据传感器以及环境调节装置；

通过若干类型数据传感器采集种植柜中的环境数据，并将采集到的数据预处理之后发送至中央控制模块；其中，环境数据包括温度、湿度、光照或营养液；

中央控制模块基于植物的标准实验数据获取各环境数据之间的相互影响模型；基于相互影响模型和环境标准数据控制环境调节装置对环境数据进行调节。

优选的，所述中央控制模块分别与智能终端和至少一个种植柜通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑，用于进行数据显示和预警；

所述种植柜内置的若干类型数据传感器用于采集环境数据，环境调节装置用于调节环境数据；其中，环境调节装置通过中央控制模块进行控制。

优选的，在接收到环境数据之前，所述中央控制模块将参数拟合法或者人工智能法与标准实验数据结合，分析获取各环境数据之间的相互影响模型；其中，相互影响模型用于确定各环境数据之间的相互影响关系。

优选的，所述中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据建立各环境数据之间的相互影响模型，包括：

定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，整合生成标准实验数据；其中，标准实验数据包括若干数据组；

从标准实验数据提取任意数据组，对因变量和对应的自变量进行整合，获取两个对应的数据序列；

通过参数拟合法获取两个数据序列对应的拟合曲线，标记为相互影响模型。

优选的，所述中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据获取的相互影响模型的数量由环境数据的数量确定；且在建立相互影响模型之后，根据曲线斜率对相互影响模型进行筛选。

优选的，所述中央控制模块基于人工智能法和标准实验数据获取相互影响模型，包括：

定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，结合植物标签生成标准实验数据；其中，植物标签是工作人员通过自然数对植物做的标记；

通过标准实验数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为相互影响模型；其中，人工智能模型包括BP神经网络模型或RBF神经网路模型。

优选的，所述中央控制模块基于相互影响模型获取环境变化数据，包括：

接收环境数据，判断各环境数据是否异常；

当环境数据出现异常时，则根据对应的标准环境数据对其进行模拟调节，同时结合相互影响模型计算其他环境数据的变化值；

将各环境数据变化之后的数值整合生成环境变化数据。

优选的，所述中央控制模块将环境变化数据与标准环境数据进行比较，当环境变化数据不在对应的标准环境数据的范围内时，则通过环境调节装置对各环境数据进行调节，并将调节过程通过智能终端展示。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的中央控制模块基于植物的标准实验数据分析获取各环境数据之间的相互影响模型，基于相互影响模型对数据传感器采集的环境数据进行分析，获取相互作用下的环境变化数据，结合环境调节装置对种植柜中的环境数据进行联动调节，保证植物的生长环境；本发明综合考了各环境数据之间的相互影响，对种植柜中的环境数据进行精准调节，保证了植物的生产效率。

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为本发明的工作步骤示意图。

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。

请参阅图1，本发明第一方面实施例提供了用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，包括中央控制模块，以及与之相连接的智能终端和至少一个种植柜；种植柜中内置若干类型数据传感器以及环境调节装置；通过若干类型数据传感器采集种植柜中的环境数据，并将采集到的数据预处理之后发送至中央控制模块；中央控制模块基于植物的标准实验数据获取各环境数据间的相互影响模型；基于相互影响模型和环境标准数据控制环境调节装置对环境数据进行调节。

现有技术在对种植柜中的环境进行控制时，一般是通过数据传感器检测种植柜中的环境数据，与对应的环境标准数据进行比较，当某环境数据出现偏离时，则进行预警，并通过环境调节装置调节对应的环境数据。现有技术仅能够实现单一环境数据的调控，并未考虑各环境数据之间的相互影响，调节单一环境数据时容易引起其他环境数据的变化，进而导致种植柜中的环境数据出现其他异常。

本发明的中央控制模块基于植物的标准实验数据分析获取各环境数据之间的相互影响模型，基于相互影响模型对数据传感器采集的环境数据进行分析，获取相互作用下的环境变化数据，结合环境调节装置对种植柜中的环境数据进行联动调节，保证植物的生长环境。本发明综合考了各环境数据之间的相互影响，对种植柜中的环境数据进行精准调节，保证了植物的生产效率。

本发明中的环境数据包括温度、湿度、光照或营养液等影响植物生长的因素；本发明在进行方案描述时，环境数据可以其中一种因素，如定量改变一个环境因素，指定量改变温度、湿度、光照、营养液中的一个。

本发明中中央控制模块分别与智能终端和至少一个种植柜通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑，用于进行数据显示和预警；种植柜内置的若干类型数据传感器用于采集环境数据，环境调节装置用于调节环境数据；其中，环境调节装置通过中央控制模块进行控制。

中央控制模块类似于控制器，其可以内置在种植柜中，也可以通过云服务器进行部署，中央控制模块主要与若干类型的数据传感器进行数据交互。若干类型数据传感器则包括光照传感器、温度传感器、湿度传感器以及各种营养液含量检测仪，主要负责对种植柜中的数据进行采集。智能终端主要用于对环境数据进行显示和预警，用户还可以通过智能终端对种植柜中的环境数据进行手动调节。换环境调节装置由中央控制模块控制，负责对种植柜中的环境数据具体调节。

在一个优选的实施例中，在接收到环境数据之前，中央控制模块将参数拟合法或者人工智能法与标准实验数据结合，分析获取各环境数据之间的相互影响模型；其中，相互影响模型用于确定各环境数据之间的相互影响关系。

为了综合考虑各环境数据之间的相互影响，需要获取能够表示其相互影响程度的相互影响模型。相互影响模型的基础是标准实验数据，标准实验数据是若干组定量数据，即在植物类型固定的情况下，改变某一环境数据而引起其他环境数据的变化做组成的数据组，通过数据组可以提取各环境因素相互作用的关系，有利于提高相互作用模型的精度。

在一个可选的实施例中，中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据建立各环境数据之间的相互影响模型，包括：定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，整合生成标准实验数据；从标准实验数据提取任意数据组，对因变量和对应的自变量进行整合，获取两个对应的数据序列；通过参数拟合法获取两个数据序列对应的拟合曲线，标记为相互影响模型。

每个数据组均包括一组主动改变的环境数据(自变量)，以及对应的被动改变的环境数据(因变量)。将自变量本身作为一组数据序列，对应的任一因变量作为一组数据序列，两组对应的数据序列可以获取拟合曲线，也就是一个相互影响模型。举例说明：假设因变量温度为10℃、15℃、20℃和25℃，自变量湿度为0.5、0.4、0.3和0.2，则根据这两个数据序列可以计算出对应的拟合曲线。

需要注意的是，上述自变量是相对于自变量而言的，也就是自变量变化，其他因素不变的情况，因变量也会发生较为明显的变化，否则不能将其作为自变量的因变量，根据这一原则可以控制该方法获取的相互影响模型的数量。

中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据获取的相互影响模型的数量由环境数据的数量确定；且在建立相互影响模型之后，根据曲线斜率对相互影响模型进行筛选。需要说明的是，当曲线效率的绝对值趋向于0时，说明二者之间的相互影响作用微乎其微，可以忽略不计，也就是说改变自变量时，因变量的变化可以忽略不计。

在另外一个可选的实施例中，中央控制模块基于人工智能法和标准实验数据获取相互影响模型，包括：定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，结合植物标签生成标准实验数据；通过标准实验数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为相互影响模型。

本实施例中，植物标签是工作人员通过自然数对植物做的标记，将植物标签与若干数据序列整合生成标准实验数据，进而训练人工智能模型能够减少相互影响模型的数量，人工智能模型可以自主识别标准实验数据适用于何种植物。

本实施例对环境数据的处理与上一实施例并不相同，本实施例同样是改变自变量，同时获取因变量的变化，不过是将自变量、因变量以及植物标签整合成标准实验数据。举例说明：假设植物标签为1，因变量温度为10℃、15℃、20℃和25℃，自变量湿度为0.5、0.4、0.3和0.2，自变量光照为0、0、0、0和0；则对应的标准实验数据为[1，(10，15，20，25)]和[(0.5，0.4，0.3，0.2)，(0、0，0，0，0)]；[1，(10，15，20，25)]作为模型的输入数据，(0.5，0.4，0.3，0.2)，(0、0，0，0，0)]作为模型的输出数据，对人工智能模型进行训练。

在一个优选的实施例中，中央控制模块基于相互影响模型获取环境变化数据，包括：接收环境数据，判断各环境数据是否异常；当环境数据出现异常时，则根据对应的标准环境数据对其进行模拟调节，同时结合相互影响模型计算其他环境数据的变化值；将各环境数据变化之后的数值整合生成环境变化数据。

当某一环境数据偏离对应的环境标准数据时，则需要对该环境数据进行调节，则该环境数据记为自变量，将该环境数据调节至对应的环境标准数据时，其他环境数据可能会发生变化，基于相互影响模型计算其他环境数据的变化量，将变化量与当前数据结合则可以获取环境变化数据。

中央控制模块将环境变化数据与标准环境数据进行比较，当环境变化数据不在对应的标准环境数据的范围内时，则通过环境调节装置对各环境数据进行调节，并将调节过程通过智能终端展示。也就是说因变量在变化之后，如果不是偏离对应的环境标准数据太远时，则可以直接对自变量进行调节；如果因变量偏离对应的环境数据太远时，则说明自变量的调节会导致其他环境数据的异常。此时，可以直接通过智能终端进行预警，也可以对自变量进行调节，然后将异常的因变量作为自变量重新继续控制分析，直至各项环境数据符合要求。

本发明的工作原理：

通过若干类型数据传感器采集种植柜中的环境数据，并将采集到的数据预处理之后发送至中央控制模块；其中，环境数据包括温度、湿度、光照或营养液。

中央控制模块基于植物的标准实验数据获取各环境数据之间的相互影响模型；基于相互影响模型和环境标准数据控制环境调节装置对环境数据进行调节。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (8)

1.用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，包括中央控制模块，以及与之相连接的智能终端和至少一个种植柜；种植柜中内置若干类型数据传感器以及环境调节装置，其特征在于：

通过若干类型数据传感器采集种植柜中的环境数据，并将采集到的数据预处理之后发送至中央控制模块；其中，环境数据包括温度、湿度、光照或营养液；

中央控制模块基于植物的标准实验数据获取各环境数据之间的相互影响模型；基于相互影响模型和环境标准数据控制环境调节装置对环境数据进行调节。

2.根据权利要求1所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块分别与智能终端和至少一个种植柜通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑，用于进行数据显示和预警；

所述种植柜内置的若干类型数据传感器用于采集环境数据，环境调节装置用于调节环境数据；其中，环境调节装置通过中央控制模块进行控制。

3.根据权利要求1所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，在接收到环境数据之前，所述中央控制模块将参数拟合法或者人工智能法与标准实验数据结合，分析获取各环境数据之间的相互影响模型；其中，相互影响模型用于确定各环境数据之间的相互影响关系。

4.根据权利要求3所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据建立各环境数据之间的相互影响模型，包括：

定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，整合生成标准实验数据；其中，标准实验数据包括若干数据组；

从标准实验数据提取任意数据组，对因变量和对应的自变量进行整合，获取两个对应的数据序列；

通过参数拟合法获取两个数据序列对应的拟合曲线，标记为相互影响模型。

5.根据权利要求4所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块基于参数拟合法和标准实验数据获取的相互影响模型的数量由环境数据的数量确定；且在建立相互影响模型之后，根据曲线斜率对相互影响模型进行筛选。

6.根据权利要求3所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块基于人工智能法和标准实验数据获取相互影响模型，包括：

定量改变一个环境数据，测量其他环境数据的变化，结合植物标签生成标准实验数据；其中，植物标签是工作人员通过自然数对植物做的标记；

通过标准实验数据训练人工智能模型，将训练完成的人工智能模型标记为相互影响模型；其中，人工智能模型包括BP神经网络模型或RBF神经网路模型。

7.根据权利要求5或6所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块基于相互影响模型获取环境变化数据，包括：

接收环境数据，判断各环境数据是否异常；

当环境数据出现异常时，则根据对应的标准环境数据对其进行模拟调节，同时结合相互影响模型计算其他环境数据的变化值；

将各环境数据变化之后的数值整合生成环境变化数据。

8.根据权利要求7所述的用于调节植物生长周期的种植柜环境控制系统，其特征在于，所述中央控制模块将环境变化数据与标准环境数据进行比较，当环境变化数据不在对应的标准环境数据的范围内时，则通过环境调节装置对各环境数据进行调节，并将调节过程通过智能终端展示。

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