CN115829499A - 一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统及方法，系统包括：酸碱值采集模块、远距离无线电通信模块和酸碱值决策模块；方法包括：通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整进入蓝莓栽培基质的pH调节液的依据；以微生物繁殖数量作为参数，构建栽培基质酸碱值的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间。本发明有效提升蓝莓规模化栽培水平及品质。
Description
技术领域
本发明涉及蓝莓栽培技术领域，特别涉及一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统及方法。
背景技术
蓝莓，具有保护眼睛、延缓衰老、增强皮肤弹性、增强人体免疫力、降低心血管疾病发病率以及降低各种癌症发病率等保健作用，具有丰富的营养价值。2011-2020年期间我国蓝莓种植面积及产量总体呈逐年增长态势。截至2020年底，我国蓝莓种植面积为约150万亩，同比增长10％；蓝莓产量为34.72万吨，同比增长64％；其中鲜果产量23.47万吨，10年内，我国蓝莓种植面积增加了4.53倍，产量增长了83.68倍；日光温室栽培模式的平均产量为506.67kg/亩；冷棚栽培模式的平均产量为714.29kg/亩。设施及相应技术的应用对产量的增加有非常显著的作用。我国蓝莓需求量逐年增加，但一直存在供需缺口，且供需缺口也在逐年加大，蓝莓在中国越来越受欢迎。
现有技术一，CN106577140A一种蓝莓丰产的栽培方法，提供一种蓝莓丰产的栽培方法，包括以下步骤；步骤一、土壤管理：步骤二、栽培方式与株行距，步骤三、塘面覆盖苗木定植后应在塘面用腐殖质或松针进行覆盖，厚度不少于5cm；步骤四、增放袋苗，在定植后的两年内可于株间空隙处适量放置一些2～3年生能开花结实的袋苗，以增加单位面积的产量。虽然通过对土壤进行改良，能够在中性偏碱的黏壤土，pH6.1-8.2上种植蓝莓，采取客土栽培方法能获得丰产，更能取得经济效益，但是缺少对土壤性能参数的实时监测，尤其是没有实现营养液酸碱值的监测，同时不能做到实时调整，只能根据经验进行，实用性较差。
现有技术二，CN106957899A一种利用高通量测序快速分析蓝莓栽培地土壤细菌群落的方法，该方法能够有效分析蓝莓栽培地细菌群落多样性及优势菌群种类的方法。该方法主要涉及蓝莓栽培地土壤的取样、细菌DNA的提取、16S rDNA高通量测序、细菌多样性及丰度分析等。虽然该方法对于了解蓝莓栽培地微生物种群，并快速、准确分析土壤细菌多样性具有重要意义，可为蓝莓栽培地选择和管理提供参考，但是仅针对土壤中细菌作出测量，技术参数单一，不能全面的反应蓝莓栽培效果，对营养液的调整有限，导致蓝莓栽培规模化受限。
现有技术三，CN106332746A一种蓝莓栽培方法，具体栽培操作步骤如下：(1)生根液的配制：在无菌水中分别加入硫酸镧溶液和吲哚丁酸溶液，混合均匀，制得生根液；(2)选长度20～25厘米健壮的蓝莓嫩枝，摘除蓝莓嫩枝底端的叶片，并将蓝莓嫩枝底端浸泡在生根液中5～10分钟；(3)将蓝莓嫩枝底部垂直插入生根基质中，生根基质按1：1的体积比将草炭和细珍珠岩混匀；培养条件：温度为20～30℃，相对湿度为80％～90％，遮阴率为40％～60％，培养30天，得到蓝莓新苗。虽然蓝莓嫩枝生根时间由90天缩短到30天，蓝莓嫩枝的生根率为80％以上，蓝莓新苗成活率为90％以上，但是缺少蓝莓栽培中的决策，导致对蓝莓栽培中的各项土壤及环境监测不准确，再土壤中营养液的酸碱值非常关键，但是此技术缺乏，不能有效的提高蓝莓栽培产量及品质。
目前现有技术一、现有技术二级现有技术三存在没有完全实现对蓝莓栽培中营养液酸碱值的有效监测，不能根据具体土壤及环境进行实时决策，导致蓝莓规模化栽培的智能化控制水平较低的问题，因而，本发明提供基于物联网的蓝莓栽培决策系统，通过物联网的控制系统实现蓝莓栽培的决策，有效提升蓝莓规模化栽培水平及品质。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统，包括：
酸碱值采集模块，通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；
远距离无线电通信模块，与酸碱值采集模块无线连接，接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
酸碱值决策模块，与远距离无线电通信模块连接，接收无线传输的栽培基质酸碱值，通过决策模型对栽培基质酸碱值进行调整。
可选的，酸碱值采集模块，包括：
采样差值设置子模块，负责设置酸碱pH计前后采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的间隔时间；
酸碱值采样子模块，负责按照间隔时间采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值，并作为样本酸碱值；
酸碱值判断子模块，判断间隔时间前后两个之间样本酸碱值的差值是否大于或等于预定差值；
采样差值调整子模块，在差值大于或等于预定差值时缩短采样差值设置子模块的间隔时间并返回酸碱值采样子模块及酸碱值判断子模块直至差值小于预定差值。
可选的，酸碱值判断子模块，包括：
第一样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间前采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
第二样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间后采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
酸碱值对比单元，将第一样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；将第二样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比。
可选的，远距离无线电通信模块，包括：
通信节点子模块，负责接收各个酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，通过射频发送到网关控制子模块；
网关控制子模块，负责接收通信节点子模块发送的栽培基质酸碱值进行汇集，通过互联网发送至网络服务器子模块；
网络服务器子模块，负责接收网关控制子模块传输的栽培基质酸碱值的数据进行解包并确认来源，并将处理的数据传输至应用服务器子模块；
应用服务器子模块，负责接收网络服务器子模块处理后的数据，并传输至酸碱值决策模块的应用终端进行处理。
可选的，网关控制子模块，包括：
通信节点配置获取单元，获取与网关控制子模块连接的各个通信节点的位置信息及设备信息，位置信息包含各个酸碱值采集模块所在的蓝莓栽培区域编码，设备信息包含各个酸碱值采集模块的酸碱pH计的性能参数；
设备信息判断单元，对接收的各个酸碱pH计的性能参数进行预判断，若性能参数发生改变，则判断该酸碱pH计存在故障，将酸碱pH计的位置信息及发生改变的性能参数通过互联网发送至网络服务器子模块；
酸碱值信息汇总单元，按照各个通信节点的位置信息对酸碱值信息进行分类汇集，待下一间隔时间到来前将汇集的酸碱值信息通过互联网发送至网络服务器子模块。
可选的，酸碱值决策模块，包括：
微生物繁殖模型构建子模块，负责接收远距离无线电通信模块无线传输的栽培基质酸碱值，按照间隔时间生成栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
决策模型构建子模块，负责以微生物繁殖数量作为参数，构建栽培基质酸碱值的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
结果反馈子模块，负责执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
可选的，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律分别计算同一蓝莓栽培检测点在不同时间的栽培基质的不同的酸值和碱值对微生物繁殖数量的贡献，以及栽培基质的持续时间对微生物繁殖数量的贡献，构建微生物繁殖模型。
可选的，酸碱值决策模块，还包括：对栽培基质内的元素含量进行检测的元素含量测定子模块，元素含量测定子模块包括：
样品获取单元，负责通过预埋在栽培基质内的采集器采集栽培基质的测定样品；
参比吸光度计算单元，负责采用检测测定参比激光光束照射参比透射做对照样本时的吸光度，获得参比吸光度；
样品吸光度计算单元，负责测定样品激光光束照射样品透射的测定样品的吸光度，获得测定样品吸光度；
营养元素测定单元，负责获取参比吸光度的信号和测定样品吸光度的信号，测定样品吸光度-参比吸光度＝样品实际吸光度，获得测定样品实际吸光度，根据测定样品实际吸光度，计算栽培基质中相对应营养元素的含量。
本发明提供的一种基于物联网的蓝莓栽培决策方法，方法包括以下步骤：
通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
构建预测微生物繁殖数量的微生物繁殖模型，将微生物繁殖数量作为调整栽培基质的酸碱值的依据；
构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，确定pH调节液的流速及持续时间。
可选的，还包括：
按照间隔时间生成栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
以微生物繁殖数量作为参数，构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，生成pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
本发明首先酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；其次远距离无线电通信模块接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；最后酸碱值决策模块接收无线传输的栽培基质酸碱值，通过决策模型对栽培基质酸碱值进行调整；通过酸碱pH计对栽培基质酸碱值进行检测，能够及时的获知栽培基质的酸碱值变化，由于栽培基质对调节基质的酸碱值及能效至关重要，对其监测能有效提升栽培基质的利用率，确保基质处在一个平衡的酸碱环境，为蓝莓的生长提供一个优良的环境，能有效提高蓝莓的品质；通过远距离无线电通信能够有效降低功耗，增加有效提高无线传输的距离，为蓝莓的规模化栽培及品质监控提供了稳定且可靠的网络环境，通过物联网监控能有效提升网络质量，保证数据的及时发送和反馈，且能提高整体蓝莓栽培决策系统的智能化水平；通过酸碱值决策模型实现栽培基质酸碱值的调整，实现酸碱值调整的自动化和智能化，减少人工操作的因素，提升操作的精度，且能大量减少人力和物力，大幅提升该系统的自我控制能力，实现人性化的管理和控制。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中基于物联网的蓝莓栽培决策系统框图；
图2为本发明实施例2中酸碱值采集模块框图；
图3为本发明实施例3中酸碱值判断子模块框图；
图4为本发明实施例4中远距离无线电通信模块框图；
图5为本发明实施例5中网关控制子模块框图；
图6为本发明实施例6中酸碱值决策模块框图；
图7为本发明实施例9中基于物联网的蓝莓栽培决策方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
在本申请实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请实施例。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统，包括：
酸碱值采集模块，通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中栽培基质酸碱值；
远距离无线电通信模块，与酸碱值采集模块无线连接，接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
酸碱值决策模块，与远距离无线电通信模块连接，接收无线传输的栽培基质酸碱值，通过决策模型对栽培基质酸碱值进行调整。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；其次远距离无线电通信模块接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；最后酸碱值决策模块接收无线传输的栽培基质酸碱值，通过决策模型对栽培基质酸碱值进行调整；通过酸碱pH计对栽培基质酸碱值进行检测，能够及时的获知栽培基质的酸碱值变化，由于栽培基质对调节基质的酸碱值及能效至关重要，对其监测能有效提升栽培基质的利用率，确保基质处在一个平衡的酸碱环境，为蓝莓的生长提供一个优良的环境，能有效提高蓝莓的品质；通过远距离无线电通信能够有效降低功耗，增加有效提高无线传输的距离，为蓝莓的规模化栽培及品质监控提供了稳定且可靠的网络环境，通过物联网监控能有效提升网络质量，保证数据的及时发送和反馈，且能提高整体蓝莓栽培决策系统的智能化水平；通过酸碱值决策模型实现栽培基质酸碱值的调整，实现酸碱值调整的自动化和智能化，减少人工操作的因素，提升操作的精度，且能大量减少人力和物力，大幅提升该系统的自我控制能力，实现人性化的管理和控制。
实施例2
如图2所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的酸碱值采集模块，包括：
采样差值设置子模块，负责设置酸碱pH计前后采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的间隔时间；
酸碱值采样子模块，负责按照间隔时间采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值，并作为样本酸碱值；
酸碱值判断子模块，判断间隔时间前后两个之间样本酸碱值的差值是否大于或等于预定差值；
采样差值调整子模块，在差值大于或等于预定差值时缩短采样差值设置子模块的间隔时间并返回酸碱值采样子模块及酸碱值判断子模块直至差值小于预定差值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先采样差值设置子模块设置酸碱pH计前后采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的间隔时间；其次酸碱值采样子模块按照间隔时间采集栽培基质酸碱值，并作为样本酸碱值；再次酸碱值判断子模块判断间隔时间前后两个之间样本酸碱值的差值是否大于或等于预定差值；最后采样差值调整子模块在差值大于或等于预定差值时缩短采样差值设置子模块的间隔时间并返回酸碱值采样子模块及酸碱值判断子模块直至差值小于预定差值；通过对差值与预定差值的判断及对比，实现隔间时间是否准确的判断，为酸碱pH计的采集提供了准确的采样时间，不仅能够获取准确的栽培基质酸碱值，而且实现了设备的自我监控，实现了蓝莓栽培基质的酸碱值的精准监控，保证了蓝莓栽培决策系统的可靠性和稳定性，并提供了符合系统要求的栽培基质的酸碱值的数据。
实施例3
如图3所示，在实施例2的基础上，本发明实施例提供的酸碱值判断子模块，包括：
第一样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间前采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
第二样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间后采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
酸碱值对比单元，将第一样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；将第二样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先第一样本酸碱值采集单元在样本酸碱值的间隔时间前采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；其次第二样本酸碱值采集单元在样本酸碱值的间隔时间后采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；最后酸碱值对比单元将第一样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；将第二样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；通过对比能够得出蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的变化，为判断采样的间隔时间是否合理作出初步的判断，也能让蓝莓栽培决策系统更好的执行预设差值，确保蓝莓栽培内栽培基质的酸碱值的精度，提高监控的可靠度。
实施例4
如图4所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的远距离无线电通信模块，包括：
通信节点子模块，负责接收各个酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，通过射频发送到网关控制子模块；
网关控制子模块，负责接收通信节点子模块发送的栽培基质酸碱值进行汇集，通过互联网发送至网络服务器子模块；
网络服务器子模块，负责接收网关控制子模块传输的栽培基质酸碱值的数据进行解包并确认来源，并将处理的数据传输至应用服务器子模块；
应用服务器子模块，负责接收网络服务器子模块处理后的数据，并传输至酸碱值决策模块的应用终端进行处理。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：通信节点子模块接收各个酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，通过射频发送到网关控制子模块；网关控制子模块接收通信节点子模块发送的栽培基质酸碱值进行汇集，通过互联网发送至网络服务器子模块；网络服务器子模块接收网关控制子模块传输的栽培基质酸碱值的数据进行解包并确认来源，并将处理的数据传输至应用服务器子模块；应用服务器子模块接收网络服务器子模块处理后的数据，并传输至酸碱值决策模块的应用终端进行处理；通过通信节点子模块、网关控制子模块、网络服务器子模块和应用服务器子模块搭建了远距离无线电通信模块，实现了酸碱值采集模块与酸碱值决策模块的无线通信，实现了蓝莓栽培的规模化的监控，不会因为需要采集酸碱值的节点的数量而影响数据的准确性，确保了酸碱值传输的安全性和稳定性，同时节约了蓝莓规模化栽培的成本，提升了智能化控制水平。
实施例5
如图5所示，在实施例4的基础上，本发明实施例提供的网关控制子模块，包括：
通信节点配置获取单元，获取与网关控制子模块连接的各个通信节点的位置信息及设备信息，位置信息包含各个酸碱值采集模块所在的蓝莓栽培区域编码，设备信息包含各个酸碱值采集模块的酸碱pH计的性能参数；
设备信息判断单元，对接收的各个酸碱pH计的性能参数进行预判断，若性能参数发生改变，则判断该酸碱pH计存在故障，将酸碱pH计的位置信息及发生改变的性能参数通过互联网发送至网络服务器子模块；
酸碱值信息汇总单元，按照各个通信节点的位置信息对酸碱值信息进行分类汇集，待下一间隔时间到来前将汇集的酸碱值信息通过互联网发送至网络服务器子模块。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先通信节点配置获取单元，获取与网关控制子模块连接的各个通信节点的位置信息及设备信息，位置信息包含各个酸碱值采集模块所在的蓝莓栽培区域编码，设备信息包含各个酸碱值采集模块的酸碱pH计的性能参数；设备信息判断单元对接收的各个酸碱pH计的性能参数进行预判断，若性能参数发生改变，则判断该酸碱pH计存在故障，将酸碱pH计的位置信息及发生改变的性能参数通过互联网发送至网络服务器子模块；酸碱值信息汇总单元按照各个通信节点的位置信息对酸碱值信息进行分类汇集，待下一间隔时间到来前将汇集的酸碱值信息通过互联网发送至网络服务器子模块；通过采集各个通信节点的位置信息及设备信息，实现了对酸碱pH计的监测，当酸碱pH计发生故障时，能够及时发现，并发送故障信息，有利于提高原始数据采集的准确性，同构对各个酸碱值采集模块所在的蓝莓栽培区域编码实现了酸碱值信息的分类汇总，减轻了信息分类的压力，提高了信息梳理的速度，也便于蓝莓栽培决策系统对各个酸碱值信息进行判断和处理，提高了系统整体的自主管理能力和效率，有助于提升蓝莓栽培规模化的进程，进一步减轻企业的管理压力及降低运营成本。
实施例6
如图6所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的酸碱值决策模块，包括：
微生物繁殖模型构建子模块，负责接收远距离无线电通信模块无线传输的栽培基质酸碱值，按照间隔时间生成进入和流出蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
决策模型构建子模块，负责以微生物繁殖数量作为参数，构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
结果反馈子模块，负责执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先微生物繁殖模型构建子模块接收远距离无线电通信模块无线传输的栽培基质酸碱值，按照间隔时间生成蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；决策模型构建子模块以微生物繁殖数量作为参数，构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；结果反馈子模块执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；通过构建微生物繁殖模型及决策模型实现了对栽培基质酸碱值变化对微生物繁殖的监控，由于蓝莓栽培使用的基质微生物环境很重要，直接关系到蓝莓的生长质量及品质，微生物的种类及数量关系到蓝莓的生存环境，通过监控确保了蓝莓的生长环境的优良，省去了监测微生物种类及数量的繁琐，通过模型直接执行，提升了蓝莓栽培决策系统的智能化，节约了检测的成本和时间，是蓝莓栽培规模化的有利保障。
实施例7
在实施例6的基础上，本发明实施例提供的依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律分别计算同一蓝莓栽培检测点在不同时间的栽培基质的不同的酸值和碱值对微生物繁殖数量的贡献，以及pH调节液的持续时间对微生物繁殖数量的贡献，构建微生物繁殖模型，具体为公式：
其中，Q表示预测的微生物繁殖的数量，M表示同一蓝莓栽培检测点的栽培基质酸碱值的采样总次数，i表示栽培基质酸碱值的第i次采样，Q(i，t)表示在时间t内第i次采样的栽培基质酸碱值对微生物繁殖数量的贡献；
其中，Q(a,t)表示在时间t栽培基质酸值对微生物繁殖数量的贡献，a表示栽培基质的酸性值，Q(b,t)表示在时间t栽培基质碱值对微生物繁殖数量的贡献，b表示栽培基质的碱性值，qpH调节液的持续时间对微生物繁殖数量的贡献；
其中，i’表示栽培基质酸碱值均满足微生物繁殖数量要求的连续序数，j表示栽培基质酸碱值均不全满足微生物繁殖数量要求的连续序数，当栽培基质酸碱值均不全满足微生物繁殖数量要求时，i’停止计数，并将此时的i’记为n，且j开始从1计数，当j＝n时，将i’归零，将n归零，当栽培基质酸碱值均满足微生物繁殖数量要求时，将j归零，且i’开始从n-j继续计数。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律分别计算同一蓝莓栽培检测点在不同时间的栽培基质的不同的酸值和碱值对微生物繁殖数量的贡献，以及pH调节液的持续时间对微生物繁殖数量的贡献，构建微生物繁殖模型，微生物的种类及数量关系到蓝莓的生存环境，通过监控确保了蓝莓的生长环境的优良，省去了监测微生物种类及数量的繁琐，通过模型直接执行，提升了微生物繁殖模型的智能化。
实施例8
在实施例6的基础上，本发明实施例提供的酸碱值决策模块，还包括：对栽培基质内的元素含量进行检测的元素含量测定子模块，元素含量测定子模块包括：
样品获取单元，负责通过预埋在栽培基质内的采集器采集栽培基质的测定样品；
参比吸光度计算单元，负责采用检测测定参比激光光束照射参比透射做对照样本时的吸光度，获得参比吸光度；
样品吸光度计算单元，负责测定样品激光光束照射样品透射的测定样品的吸光度，获得测定样品吸光度；
营养元素测定单元，负责获取参比吸光度的信号和测定样品吸光度的信号，测定样品吸光度-参比吸光度＝样品实际吸光度，获得测定样品实际吸光度，根据测定样品实际吸光度，计算栽培基质中相对应营养元素的含量。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：上述方案样品获取单元通过预埋在栽培基质内的采集器采集栽培基质的测定样品；参比吸光度计算单元采用检测测定参比激光光束照射参比透射做对照样本时的吸光度，获得参比吸光度；样品吸光度计算单元测定样品激光光束照射样品透射的测定样品的吸光度，获得测定样品吸光度；营养元素测定单元获取参比吸光度的信号和测定样品吸光度的信号，测定样品吸光度-参比吸光度＝样品实际吸光度，获得测定样品实际吸光度，根据测定样品实际吸光度，计算栽培基质中相对应营养元素的含量；对栽培基质进行采集，并对采集得到的基质内的的氮、磷、钾等养分的含量进行原位在线分析和检测，能够直观的反映栽培基质内各养分的浓度，且检测数据准确，方便使用；一定程度上保证了栽培基质的质量，确保了蓝莓栽培基质的品质，对于提高蓝莓的品质有很大的帮助。
实施例9
如图7所示，在实施例1的基础上，本发明实施例提供的基于物联网的蓝莓栽培决策方法包括以下步骤：
S100：通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；
S200：接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
S300：构建预测微生物繁殖数量的微生物繁殖模型，将微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
S400：构建栽培基质酸碱值的决策模型，确定pH调节液的流速及持续时间。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：首先通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；其次接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；再次依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；最后以微生物繁殖数量作为参数，构建栽培基质酸碱值的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间。
实施例10
在实施例9的基础上，本发明实施例提供的步骤S300和步骤S400，包括：
按照间隔时间生成栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
以微生物繁殖数量作为参数，构建栽培基质酸碱值的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
执行决策模型生成的栽pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过构建微生物繁殖模型及决策模型实现了对栽培基质酸碱值变化对微生物繁殖的监控，由于蓝莓栽培使用的基质微生物环境很重要，直接关系到蓝莓的生长质量及品质，微生物的种类及数量关系到蓝莓的生存环境，通过监控确保了蓝莓的生长环境的优良，省去了监测微生物种类及数量的繁琐，通过模型直接执行，提升了蓝莓栽培决策系统的智能化，节约了检测的成本和时间，是蓝莓栽培规模化的有利保障。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，包括：
酸碱值采集模块，通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值；
远距离无线电通信模块，与酸碱值采集模块无线连接，接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
酸碱值决策模块，与远距离无线电通信模块连接，接收无线传输的栽培基质酸碱值，通过决策模型对栽培基质酸碱值进行调整。
2.如权利要求1所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，酸碱值采集模块，包括：
采样差值设置子模块，负责设置酸碱pH计前后采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值的间隔时间；
酸碱值采样子模块，负责按照间隔时间采集蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值，并作为样本酸碱值；
酸碱值判断子模块，判断间隔时间前后两个之间样本酸碱值的差值是否大于或等于预定差值；
采样差值调整子模块，在差值大于或等于预定差值时缩短采样差值设置子模块的间隔时间并返回酸碱值采样子模块及酸碱值判断子模块直至差值小于预定差值。
3.如权利要求2所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，酸碱值判断子模块，包括：
第一样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间前采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
第二样本酸碱值采集单元，负责在样本酸碱值的间隔时间后采集的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
酸碱值对比单元，将第一样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比；将第二样本酸碱值采集单元的栽培基质酸碱值与样本酸碱值做差，并取绝对值，与预定差值对比。
4.如权利要求1所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，远距离无线电通信模块，包括：
通信节点子模块，负责接收各个酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，通过射频发送到网关控制子模块；
网关控制子模块，负责接收通信节点子模块发送的栽培基质酸碱值进行汇集，通过互联网发送至网络服务器子模块；
网络服务器子模块，负责接收网关控制子模块传输的栽培基质酸碱值的数据进行解包并确认来源，并将处理的数据传输至应用服务器子模块；
应用服务器子模块，负责接收网络服务器子模块处理后的数据，并传输至酸碱值决策模块的应用终端进行处理。
5.如权利要求4所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，网关控制子模块，包括：
通信节点配置获取单元，获取与网关控制子模块连接的各个通信节点的位置信息及设备信息，位置信息包含各个酸碱值采集模块所在的蓝莓栽培区域编码，设备信息包含各个酸碱值采集模块的酸碱pH计的性能参数；
设备信息判断单元，对接收的各个酸碱pH计的性能参数进行预判断，若性能参数发生改变，则判断该酸碱pH计存在故障，将酸碱pH计的位置信息及发生改变的性能参数通过互联网发送至网络服务器子模块；
酸碱值信息汇总单元，按照各个通信节点的位置信息对酸碱值信息进行分类汇集，待下一间隔时间到来前将汇集的酸碱值信息通过互联网发送至网络服务器子模块。
6.如权利要求1所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，酸碱值决策模块，包括：
微生物繁殖模型构建子模块，负责接收远距离无线电通信模块无线传输的栽培基质酸碱值，按照间隔时间生成栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
决策模型构建子模块，负责以微生物繁殖数量作为参数，构建栽培基质酸碱值的决策模型，生成进入蓝莓栽培基质的pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
结果反馈子模块，负责执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
7.如权利要求6所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律分别计算同一蓝莓栽培检测点在不同时间的栽培基质的不同的酸值和碱值对微生物繁殖数量的贡献，以及栽培基质的持续时间对微生物繁殖数量的贡献，构建微生物繁殖模型。
8.如权利要求6所述的基于物联网的蓝莓栽培决策系统，其特征在于，酸碱值决策模块，还包括：对栽培基质内的元素含量进行检测的元素含量测定子模块，元素含量测定子模块包括：
样品获取单元，负责通过预埋在栽培基质内的采集器采集栽培基质的测定样品；
参比吸光度计算单元，负责采用检测测定参比激光光束照射参比透射做对照样本时的吸光度，获得参比吸光度；
样品吸光度计算单元，负责测定样品激光光束照射样品透射的测定样品的吸光度，获得测定样品吸光度；
营养元素测定单元，负责获取参比吸光度的信号和测定样品吸光度的信号，测定样品吸光度-参比吸光度＝样品实际吸光度，获得测定样品实际吸光度，根据测定样品实际吸光度，计算栽培基质中相对应营养元素的含量。
9.一种基于物联网的蓝莓栽培决策方法，其特征在于，方法包括以下步骤：
通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的蓝莓栽培基质的栽培基质酸碱值；
接收若干酸碱值采集模块采集的栽培基质酸碱值，并对栽培基质酸碱值的数据进行分类并确认来源；
构建预测微生物繁殖数量的微生物繁殖模型，将微生物繁殖数量作为调整栽培基质的酸碱值的依据；
构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，确定pH调节液的流速及持续时间。
10.如权利要求9所述的基于物联网的蓝莓栽培决策方法，其特征在于，还包括：
按照间隔时间生成栽培基质酸碱值的时间序列，依据酸碱值对蓝莓栽培基质中的微生物繁殖的影响规律，构建微生物繁殖模型，预测微生物繁殖数量作为调整栽培基质酸碱值的依据；
以微生物繁殖数量作为参数，构建进入蓝莓栽培基质的pH调节液的决策模型，生成pH调节液的流速及持续时间；决策模型以线性回归分析模型为原型进行构建；
执行决策模型生成的pH调节液的流速及持续时间，反馈给酸碱值采集模块通过酸碱pH计实时测量蓝莓栽培基质中的栽培基质酸碱值。
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