一种基于大数据的农业信息监控系统及方法与流程

1.本发明涉及大数据技术领域，具体为一种基于大数据的农业信息监控系统及方法。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，获取农业信息不再依赖于人工和经验，而是将人工种植经验与大数据技术相融合，将实时采集的传感器数据与传统的种植经验相结合，在远程就能够随时查看作物的各种信息数据(温度、光照、水量等)，判断作物生长环境是否优良，农业种养殖场景包括室内和室外，对于室内场景(温室)来说，光照强度和温度对于作物生长具有重要影响，只有当光照强度能够满足光合作用要求时，作物才能正常发育，然而，温室中部分区域光照较弱不利于作物的正常生长，在监控到作物所在区域温度或光照强度不满足生长需求时，及时地改善对应区域的光照条件，能够有效提高光合作用效率、帮助作物正常生长，对于改善光照条件，常用方法有在光照弱的地方安装反光设备或张贴反光膜等，但是，这种情况下需要人工凭借经验选择安装或张贴位置，难以保证所有作物都能得到需要的光照，反光设备安装位置一般在温室的透光平面上，通过采集作物与温室透光平面的角度预测能够被反射到作物的入射光线角度，在监控到需要但未得到光照的作物时，测量当前的入射光线角度，与预测的入射光线角度匹配，角度相同时只需在对应的透光平面上安装反光设备或张贴反光膜，有利于入射光线能够精准反射到对应作物上，使得该作物能够得到需要的光照，不需要大范围安装反光设备，节省了安装成本；另外，在监控过程中，降水数据经常会出现偏差，在出现偏差时及时地预警，并查找偏差原因，有利于及时地纠正偏差数据以为作物提供更佳的生长环境。
3.所以，人们需要一种基于大数据的农业信息监控系统及方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种基于大数据的农业信息监控系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的农业信息监控系统，其特征在于：所述系统包括：农业环境信息采集模块、环境信息库、远程控制中心、照射光线监控模块、光照覆盖调整模块和数据偏差预警模块；
6.所述农业环境信息采集模块采集所有种植相同作物的区域需要的光照强度和对应需要的温度条件数据至所述环境信息库中，通过所述远程控制中心调取所述环境信息库中的作物需要的光照强度和温度数据至所述照射光线监控模块中，所述照射光线监控模块在监控到有作物的光照强度和温度不符合需求时，将不符合需求的作物及其位置发送到所述光照覆盖调整模块中，所述农业环境信息采集模块同时采集作物生长环境各个透光平面与地面之间的夹角角度数据至所述环境信息库中，所述远程控制中心将角度数据传输到所述照射光线监控模块中，通过所述照射光线监控模块测量所有作物位置与作物生长环境平
面形成的角度，将其作为反射角度，依据反射角度预测能够通过不同平面反射照射到作物的入射光线角度，将预测结果传输到所述光照覆盖调整模块中，所述光照覆盖调整模块分析确认当前需要光照但未被照射到的作物，匹配与当前光线照射角度相同的预测入射光线角度，在对应平面区域上安装反光设备反射入射光线，调整光照范围；通过所述数据偏差预警模块监测作物生长环境的降水数据，与实际天气数据进行比较，在数据不相符时发出监控异常预警信号，寻找数据偏差原因并调整数据，调整完后进行监控数据更新。
7.进一步的，所述农业环境信息采集模块包括区域光照条件采集单元、区域温度条件采集单元和环境平面角度采集单元，通过所述区域光照条件采集单元采集所有种植相同作物的区域需要的光照强度数据，通过所述区域温度条件采集单元采集对应作物区域需要的温度数据，通过所述环境平面角度采集单元采集作物生长环境，即温室中各个透光平面与地面之间形成的角度数据。
8.进一步的，所述照射光线监控模块包括反射角度测量单元、入射光线预测单元、温度监控单元和光照度监控单元，通过所述反射角度测量单元测量同区域各作物与透光平面之间形成的夹角度数，将夹角作为反射角度，所述入射光线预测单元依据反射角度预测能被反射到对应作物上的入射光线角度度数，通过所述温度监控单元监控不同类型作物的生长区域温度，通过所述光照度监控单元监控对应作物的生长区域光照度，当有作物得不到光照、生长区域温度和光照度不满足作物生长需要的条件时，将监控异常情况发送给光照覆盖调整模块；所述光照覆盖调整模块包括光照需求分析单元、光照范围实时测量单元和光照范围调整单元，通过所述光照需求分析单元分析当前需要光照但未被照射到的作物区域，通过所述光照角度实时测量单元测量当前入射光照射的角度，通过所述光照范围调整单元匹配与当前光线照射角度相同的预测入射光线角度，在对应透光平面上安装反光设备反射入射光线，调整光照范围，有利于入射光线能够精准反射到作物上，使得作物能够得到需要的光照，不需要大范围安装反光设备，节省了安装成本。
9.进一步的，所述数据偏差预警模块包括降水数据监测单元、监控异常预警单元、数据偏差溯源单元和监控数据更新单元，通过所述降水数据监测单元监测作物生长环境的降水数据，与实际天气数据进行比较，在数据不相符时通过所述监控异常预警单元发出监控异常预警信号至所述数据偏差溯源单元，通过所述数据偏差溯源单元寻找数据偏差原因并调整数据，调整完后通过所述监控数据更新单元进行监控数据更新，将更新的数据传输到所述远程控制中心中存储。
10.一种基于大数据的农业信息监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
11.s1：采集各类作物所需温度和光照条件数据、作物生长环境，即温室所有透光平面与地面的夹角；
12.s2：实时监控作物生长温度和光照度，判断是否满足所需条件：若满足，继续监控；若不满足，执行步骤s3；
13.s3：测量所有作物与透光平面的夹角度数，预测能够被反射到对应作物上的入射光线角度数；
14.s4：分析确认需要但未得到光照的作物，测量当前入射光照射角度，寻找通过入射光反射能照射到作物的透光平面，安装反光设备；
15.s5：监测作物生长环境降水数据，与实际天气不符时寻找数据偏差原因并调整更
新数据。
16.进一步的，在步骤s1中：利用区域光照条件采集单元采集到各类作物需要的光照强度集合为l＝{l1，l2，...，l
n
}，对应需要的温度集合为t＝{t1，t2，...，t
n
}，其中，n表示当前生长环境中作物的类型数，采集到温室中所有透光平面与地面的夹角集合为θ＝{θ1，θ2，...，θ
m
}，其中，m表示温室中透光平面的个数，将采集到的数据传输到照射光线监控模块中。
17.进一步的，在步骤s2
‑
s4中：利用温度监控单元监控到当前各类作物生长区域的温度集合为t
测
＝{t
测1
，t
测2
，...，t
测n
}，将监控到的温度与对应类型作物需要的温度进行比较，筛选出t
测i
<t
i
的作物，利用光照度监控单元监控到对应作物生长区域的光照强度集合为l
测
＝{l
测1
，l
测2
，...，l
测n
}，筛选出l
测i
<l
i
的作物，其中，t
测i
和l
测i
分别表示监控到的随机一类作物生长区域的温度和光照强度，t
i
和l
i
分别表示对应类型作物需要的温度和光照强度，得到当前所有不符合生长条件的作物，利用反射角度测量单元测量到随机一个未得到光照的作物与随机一个透光平面中心的水平距离为a
i
，垂直高度为b
i
，根据下列公式测量该作物与该透光平面的夹角α
i
：
[0018][0019]
将夹角α
i
作为反射角度，利用入射光线预测单元预测到通过该透光平面能够被反射到对应作物上的入射光线角度为β
i
，其中β
i
＝α
i
，得到通过所有透光平面能够被反射到对应作物上的预测入射光线角度集合为β＝{β1，β2，...，β
m
}，利用光照角度实时测量单元测量到当前入射光照射角度β
测
，在预测入射光线角度集合中寻找与β
测
相等的角度：若能够寻找到与β
测
相等的角度β
j
，在第j个透光平面上安装反光设备，反光设备可以是反光膜等有反光功能的设备，利用光的反射现象，反射角等于入射角，依据作物到透光平面的距离计算反射角的目的在于预测能够被反射到该作物上的入射光线角度，有利于寻找与当前测量到的入射光线角度相匹配的透光平面，在该平面上安装反光设备能够精准地将光线反射到对应作物上，改善该作物的光照条件。
[0020]
进一步的，在步骤s5中：利用降水数据监测单元监测作物生长环境的降水数据：若与实际天气不符，利用监控异常预警单元发出警报信号至数据偏差溯源单元中，人工利用所述数据偏差溯源单元寻找降水数据出现偏差的原因：若是因为监控设备中有残存雨水导致降水数据出现偏差，提高监控设备检查时间密度；若是因为监控设备故障导致降水数据出现偏差，安排进行设备维修；若是因为数据编报错误导致降水数据出现偏差，与实际数据核对后删除偏差数据，利用监控数据更新单元添加核对后的准确数据至远程控制中心，在监测到降水数据出现偏差时及时地进行预警，帮助提高了寻找数据偏差原因的效率，纠正偏差数据避免了对作物生长情况的判断出现误差。
[0021]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
[0022]
1.本发明通过农业环境信息采集模块采集作物生长需要的光照和温度条件数据，通过照射光线监控模块判断当前监控到的数据是否符合作物生长需求，寻找不符合光照和温度条件的作物，预先测量各作物与透光平面的夹角，将之作为反射角度，利用光的反射现象预测能够被反射到对应作物上的入射光线角度，通过光照覆盖调整模块分析需要但未得到光照的作物，将当前监控到的入射光线角度与预测的入射光线角度进行匹配，匹配成功
后在对应的透光平面上安装反光设备，有利于使得当前入射光线被精准地反射到对应作物上，不需要大范围地安装反光设备，节省了一定的安装成本，帮助对应作物得到需要的光照，使其能够和同类作物同步生长；同时，在监测到降水数据出现偏差、与实际天气不符时，及时地进行预警，寻找数据出现偏差的原因并纠正更新偏差数据，帮助提高了寻找数据偏差原因的效率，纠正偏差数据避免了对作物生长情况的判断出现误差。
附图说明
[0023]
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：
[0024]
图1是本发明一种基于大数据的农业信息监控系统的结构图；
[0025]
图2是本发明一种基于大数据的农业信息监控方法的流程图；
[0026]
图3是本发明的预测入射光线角度示意图。
具体实施方式
[0027]
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。
[0028]
请参阅图1
‑
3，本发明提供技术方案：一种基于大数据的农业信息监控系统，其特征在于：系统包括：农业环境信息采集模块、环境信息库、远程控制中心、照射光线监控模块、光照覆盖调整模块和数据偏差预警模块；
[0029]
农业环境信息采集模块采集所有种植相同作物的区域需要的光照强度和对应需要的温度条件数据至环境信息库中，通过远程控制中心调取环境信息库中的作物需要的光照强度和温度数据至照射光线监控模块中，照射光线监控模块在监控到有作物的光照强度和温度不符合需求时，将不符合需求的作物及其位置发送到光照覆盖调整模块中，农业环境信息采集模块同时采集作物生长环境各个透光平面与地面之间的夹角角度数据至环境信息库中，远程控制中心将角度数据传输到照射光线监控模块中，通过照射光线监控模块测量所有作物位置与作物生长环境平面形成的角度，将其作为反射角度，依据反射角度预测能够通过不同平面反射照射到作物的入射光线角度，将预测结果传输到光照覆盖调整模块中，光照覆盖调整模块分析确认当前需要光照但未被照射到的作物，匹配与当前光线照射角度相同的预测入射光线角度，在对应平面区域上安装反光设备反射入射光线，调整光照范围；通过数据偏差预警模块监测作物生长环境的降水数据，与实际天气数据进行比较，在数据不相符时发出监控异常预警信号，寻找数据偏差原因并调整数据，调整完后进行监控数据更新。
[0030]
农业环境信息采集模块包括区域光照条件采集单元、区域温度条件采集单元和环境平面角度采集单元，通过区域光照条件采集单元采集所有种植相同作物的区域需要的光照强度数据，通过区域温度条件采集单元采集对应作物区域需要的温度数据，通过环境平面角度采集单元采集作物生长环境，即温室中各个透光平面与地面之间形成的角度数据。
[0031]
照射光线监控模块包括反射角度测量单元、入射光线预测单元、温度监控单元和光照度监控单元，通过反射角度测量单元测量同区域各作物与透光平面之间形成的夹角度数，将夹角作为反射角度，入射光线预测单元依据反射角度预测能被反射到对应作物上的
入射光线角度度数，通过温度监控单元监控不同类型作物的生长区域温度，通过光照度监控单元监控对应作物的生长区域光照度，当有作物得不到光照、生长区域温度和光照度不满足作物生长需要的条件时，将监控异常情况发送给光照覆盖调整模块；光照覆盖调整模块包括光照需求分析单元、光照范围实时测量单元和光照范围调整单元，通过光照需求分析单元分析当前需要光照但未被照射到的作物区域，通过光照角度实时测量单元测量当前入射光照射的角度，通过光照范围调整单元匹配与当前光线照射角度相同的预测入射光线角度，在对应透光平面上安装反光设备反射入射光线，调整光照范围，能够将入射光线精准反射到作物上，使得作物能够得到需要的光照，不需要大范围安装反光设备，帮助节省了安装成本。
[0032]
数据偏差预警模块包括降水数据监测单元、监控异常预警单元、数据偏差溯源单元和监控数据更新单元，通过降水数据监测单元监测作物生长环境的降水数据，与实际天气数据进行比较，在数据不相符时通过监控异常预警单元发出监控异常预警信号至数据偏差溯源单元，通过数据偏差溯源单元寻找数据偏差原因并调整数据，调整完后通过监控数据更新单元进行监控数据更新，将更新的数据传输到远程控制中心中存储。
[0033]
一种基于大数据的农业信息监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0034]
s1：采集各类作物所需温度和光照条件数据、作物生长环境，即温室所有透光平面与地面的夹角；
[0035]
s2：实时监控作物生长温度和光照度，判断是否满足所需条件：若满足，继续监控；若不满足，执行步骤s3；
[0036]
s3：测量所有作物与透光平面的夹角度数，预测能够被反射到对应作物上的入射光线角度数；
[0037]
s4：分析确认需要但未得到光照的作物，测量当前入射光照射角度，寻找通过入射光反射能照射到作物的透光平面，安装反光设备；
[0038]
s5：监测作物生长环境降水数据，与实际天气不符时寻找数据偏差原因并调整更新数据。
[0039]
在步骤s1中：利用区域光照条件采集单元采集到各类作物需要的光照强度集合为l＝{l1，l2，...，l
n
}，对应需要的温度集合为t＝{t1，t2，...，t
n
}，其中，n表示当前生长环境中作物的类型数，采集到温室中所有透光平面与地面的夹角集合为θ＝{θ1，θ2，...，θ
m
}，其中，m表示温室中透光平面的个数，将采集到的数据传输到照射光线监控模块中。
[0040]
在步骤s2
‑
s4中：利用温度监控单元监控到当前各类作物生长区域的温度集合为t
测
＝{t
测1
，t
测2
，...，t
测n
}，将监控到的温度与对应类型作物需要的温度进行比较，筛选出t
测i
<t
i
的作物，利用光照度监控单元监控到对应作物生长区域的光照强度集合为l
测
＝{l
测1
，l
测2
，...，l
测n
}，筛选出l
测i
<l
i
的作物，其中，t
测i
和l
测i
分别表示监控到的随机一类作物生长区域的温度和光照强度，t
i
和l
i
分别表示对应类型作物需要的温度和光照强度，得到当前所有不符合生长条件的作物，利用反射角度测量单元测量到随机一个未得到光照的作物与随机一个透光平面中心的水平距离为a
i
，垂直高度为b
i
，根据下列公式测量该作物与该透光平面的夹角α
i
：
[0041]
[0042]
将夹角α
i
作为反射角度，利用入射光线预测单元预测到通过该透光平面能够被反射到对应作物上的入射光线角度为β
i
，其中β
i
＝α
i
，得到通过所有透光平面能够被反射到对应作物上的预测入射光线角度集合为β＝{β1，β2，...，β
m
}，利用光照角度实时测量单元测量到当前入射光照射角度β
测
，在预测入射光线角度集合中寻找与β
测
相等的角度：若能够寻找到与β
测
相等的角度β
j
，在第j个透光平面上安装反光设备，反光设备可以是反光膜等有反光功能的设备，利用光的反射现象，反射角等于入射角，依据作物到透光平面的距离计算反射角的目的在于预测能够被反射到该作物上的入射光线角度，便于寻找与当前测量到的入射光线角度相匹配的透光平面，在该平面上安装反光设备能够精准地将光线反射到对应作物上，改善该作物的光照条件。
[0043]
在步骤s5中：利用降水数据监测单元监测作物生长环境的降水数据：若与实际天气不符，利用监控异常预警单元发出警报信号至数据偏差溯源单元中，人工利用数据偏差溯源单元寻找降水数据出现偏差的原因：若是因为监控设备中有残存雨水导致降水数据出现偏差，提高监控设备检查时间密度；若是因为监控设备故障导致降水数据出现偏差，安排进行设备维修；若是因为数据编报错误导致降水数据出现偏差，与实际数据核对后删除偏差数据，利用监控数据更新单元添加核对后的准确数据至远程控制中心，在监测到降水数据出现偏差时及时地进行预警，能够帮助提高寻找数据偏差原因的效率，纠正偏差数据能够避免对作物生长情况的判断出现误差。
[0044]
实施例一：利用区域光照条件采集单元采集到各类作物需要的光照强度集合为l＝{l1，l2，l3}＝{700，500，1000}，单位：lx，对应需要的温度集合为t＝{t1，t2，t3}＝{22℃，20℃，25℃}，采集到温室中所有透光平面与地面的夹角集合为θ＝{θ1，θ2，θ3}＝{45
°
，30
°
，60
°
}，利用温度监控单元监控到当前各类作物生长区域的温度集合为t
测
＝{t
测1
，t
测2
，t
测3
}＝{18℃，20℃，25℃}，将监控到的温度与对应类型作物需要的温度进行比较，t
测1
<t1，利用光照度监控单元监控到对应作物生长区域的光照强度集合为l
测
＝{l
测1
，l
测2
，l
测3
}＝{600，500，1000}，筛选出l
测1
<l1，得到当前不符合生长条件的作物为第1类作物，利用反射角度测量单元测量到第1类作物中随机一个未得到光照的作物与透光平面中心的水平距离分别为a1＝3，a2＝2，a3＝1，垂直高度为b1＝4，b2＝5，根据公式测量该作物与透光平面的夹角α1≈8
°
，α2≈8.2
°
，α3＝30
°
，利用入射光线预测单元预测得到通过所有透光平面能够被反射到对应作物上的预测入射光线角度分别为β1≈8
°
，β2≈8.2
°
，β3＝30
°
，利用光照角度实时测量单元测量到当前入射光照射角度β
测
＝30
°
＝β3，寻找到与β
测
相等的角度为β3，在第3个透光平面上安装反光设备。
[0045]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。