一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统及方法与流程

本发明涉及农业监测领域，特别是一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统及方法。

背景技术：

1、随着现代农业的不断发展，环境对于作物的健康生长、快速病虫害防治以及高效的管理干预起着至关重要的作用。及时监测和管理作物环境数据成为智慧农业发展的关键需求。

2、然而，传统的作物生长环境监测网络在应用于大面积农业基地时面临诸多问题。公开号为cn108061571a的专利申请公布了一种基于物联网的智能农业墒情监测系统，存在着扩展网络节点步骤繁琐，组件相互依赖程度较高，不利于单独升级和维护的问题；公开号为cn114280276a的专利申请公布了一种农业监测系统及方法，存在着扩展性有限、用户交互性不足、缺乏灵活通信方式等问题。同时，传感器监测节点因作物生长移动不便，难以适应不同的监测需求，给智慧农业管理者带来了不小的挑战。

3、随着互联网和信息技术的飞速发展，许多先进技术如物联网、工业测控、云计算、plc控制等被运用于农业环境数据的监测，并取得了显著成效，但在系统的模块化管理、数据采集传感器管理，数据传输的稳定性与采集的可靠性等方面有待进一步提高。无线传感器网络、移动应用管理以及数据的智能化采集等领域的研究仍需深入。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统及方法，该系统不仅能够实现对农业环境的全面监测，还能通过模块化开发技术提高农业生产效率。

2、为实现上述目的，本发明提出一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，包括：

3、数据采集模块，包括环境传感器和设施装备传感器，用于采集农业环境数据、农业资源状况数据和农业设施装备的运行参数数据，并通过无线方式传输数据；

4、数据预处理模块，包括数据处理cpu、存贮器和控制电路，所述数据处理cpu对采集到的数据进行清洗、格式转换、校准操作，去除噪声数据和异常值；所述存贮器对不同类型的数据进行分类缓存；

5、数据分析模块，运用大数据分析技术和人工智能算法，根据环境数据和作物生长模型预测作物生长趋势、依据资源数据计算精准投入参数，并对农业设施装备的故障进行预警；

6、通信模块，支持 wifi通信网络、红外通信、蓝牙通信、lora通信、5g通信网络、zigbee收发器中的一种或多种通信协议，用于保障系统内部各模块之间以及系统与外部设备的通信；

7、控制模块，根据数据分析模块的结果，通过控制农业生产中的设备的执行器对农业生产设备进行智能控制；

8、显示与交互模块，在本地终端或远程监控设备上显示农业生产数据、分析结果、报警信息，并接收用户的参数设置和手动控制操作。

9、云端管理系统，包括云端应用服务器、pc应用管理软件和移动应用管理软件。

10、优选的，所述环境传感器包括土壤监测传感器、气象监测传感器、病虫害测报传感器，光照传感器中的一种或多种；

11、优选的，所述数据采集模块还包括视频交互组件和便携支架数据采集系统；所述视频交互组件采用远红外摄像机。

12、优选的，系统的硬件部分采用标准化接口设计；系统的软件部分采用模块化编程，各软件模块之间通过清晰的接口定义进行通信连接。

13、优选的，还包括供电模块，所述供电模块采用市政供电和太阳能供电双模式。

14、优选的，所述太阳能供电采用主备双模式设计，包括太阳能电池板，蓄电池组和充放电控制器，所述太阳能电池板通过所述充放电控制器与所述蓄电池组连接。

15、还包括一种基于模块化的智慧农业多功能监测方法，步骤如下：

16、数据采集：通过分布在农业生产区域的传感器网络，按照预设的时间间隔和采集频率，同时采集多种农业生产要素的数据，且数据包含时间戳信息；

17、数据传输与处理：采集到的数据通过通信模块传输到数据预处理模块，数据预处理模块对数据进行实时处理，处理后的数据分类存储在本地缓存和远程数据库中，关键数据触发报警机制并向用户发送通知；

18、数据分析与决策：数据分析模块定期从存储的数据中获取最新数据进行分析，根据预先建立的农业生产模型评估农业生产状况，并生成决策建议；

19、控制执行：控制模块接收数据分析模块的决策建议，通过执行器对农业生产设备进行控制操作，控制过程中持续监测设备运行状态，并将控制操作记录存储在系统日志中。

20、优选的，所述农业生产模型包括作物生长模型、资源利用模型、环境监测模型、设施装备运行模型。

21、还包括一种计算机设备，包括：处理器、存储器；存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的智慧农业多功能监测方法。

22、还包括一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的智慧农业多功能监测方法。

23、因此，本发明提出了一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统及方法，其有益效果如下：

24、（1）本发明通过传感器网络和模块化开发技术构建了智慧农业多功能监测系统。

25、（2）本发明实时采集存储传感器节点的农作物环境监测数据，实现了环境信息数据、种植决策数据、用户数据的信息融合。

26、（3）本发明能够根据农作物管理需求，能够自主选择不同的配置方案，应用数据分析技术，挖掘有价值的数据信息，为设施农业高效生产提供辅助决策支撑。

27、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。

1.一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，所述环境传感器包括土壤监测传感器、气象监测传感器、病虫害测报传感器，光照传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括视频交互组件和便携支架数据采集系统；所述视频交互组件采用远红外摄像机。

4.根据权利要求1所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，系统的硬件部分采用标准化接口设计；系统的软件部分采用模块化编程，各软件模块之间通过清晰的接口定义进行通信连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，还包括供电模块，所述供电模块采用市政供电和太阳能供电双模式。

6.根据权利要求5所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测系统，其特征在于，所述太阳能供电采用主备双模式设计，包括太阳能电池板，蓄电池组和充放电控制器，所述太阳能电池板通过所述充放电控制器与所述蓄电池组连接。

7.一种基于模块化的智慧农业多功能监测方法，其特征在于，步骤如下：

8.根据权利要求7所述的一种基于模块化的智慧农业多功能监测方法，其特征在于，所述农业生产模型包括作物生长模型、资源利用模型、环境监测模型、设施装备运行模型。

9.一种计算机设备，包括：处理器、存储器；存储器存储有计算机程序，其特征在于，处理器执行计算机程序时实现权利要求7-8中所述的智慧农业多功能监测方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现权利要求7-8中所述的智慧农业多功能监测方法。