一种种植大棚智能控制系统的制作方法

1.本发明涉及大棚种植技术领域，具体是一种种植大棚智能控制系统。


背景技术：

2.传统的农业生产模式已经不能满足发展的需要，新型的设施农业受到业界人士的追捧；其中最具有代表性的为温室设施，它不受时间和空间的限制，可以在高原、深山、沙漠等特殊环境下进行农业生产。
3.而这种种植方式对于内部的种植环境要求较高，尤其是一些种植面积较大的大棚，更是难以对大棚内部的各个种植区域起到有效的监测，如何对大棚内的每个种植区域均能实现有效监测，从而使得大棚内的种植环境更加稳定，是我们需要解决的问题，为此，现提供一种种植大棚智能控制系统。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种种植大棚智能控制系统。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种种植大棚智能控制系统，包括监控中心，所述监控中心电性和/或通信连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及环境调控模块；
6.所述数据采集模块由若干个数据采集终端组组成，所述数据采集终端组包括由若干个不同功能的数据采集终端组成，用于获取大棚内的不同区域的温度、湿度、光照强度以及压强；
7.所述数据处理模块用于对数据采集终端组所获取到的每个子区域的温度、湿度、光照强度以及压强进行处理，获得相应的温度变化图、湿度变化图以及压强变化图；
8.所述数据分析模块用于大棚内的每个子区域的环境数据进行分析，判定子区域的环境数据是否需要进行调节，并根据分析结果生成对应的调节指令；
9.所述环境调控模块用于根据所接收到的调节指令，对大棚内的农作物的生长环境进行调节。
10.进一步的，大棚内的不同区域的划分方式为：
11.将数据采集终端组中的每个数据采集终端的数据采集范围调节为一致，根据调节后的数据采集范围将大棚内的种植区域划分为若干个子区域；
12.将数据采集终端组安装在每个子区域中心的正上方，且高度为h的位置，所述数据采集终端的采集范围为圆形，种植区域内的每个子区域均为正方形，且与数据采集终端的采集范围相内切。
13.进一步的，所述数据处理模块对数据采集终端所获取到的数据的处理过程包括：
14.获得农产品每个成长阶段所需要的环境数据，然后获得农产品对应的最佳生长温度阈值区间、湿度阈值区间、光照强度阈值区间以及压强阈值区间；
15.生成温度、湿度以及压强关于时间的二维坐标系，根据每个子区域内的数据采集
终端组所获取到的温度、湿度以及压强，分别生成温度变化曲线、湿度变化曲线以及压强变化曲线；
16.根据所获取到的农产品对应的最佳生长温度阈值区间、湿度阈值区间以及压强阈值区间分别获得对应的下限点和饱和点，并分别在对应的二维坐标系内生成预警范围，从而获得温度变化图、湿度变化图以及压强变化图。
17.进一步的，农产品每个成长阶段所需要的环境数据的获取过程包括：建立神经网络训练模型，并向神经网络训练模型内输入大棚内所种植的农产品的基本信息，所述农产品的基本信息包括名称、种植时间、成长阶段以及每个成长阶段所需要的生长周期，然后输出农产品每个成长阶段所需要的环境数据。
18.进一步的，所述数据分析模块的具体分析过程包括：
19.根据所获得的温度变化图、湿度变化图以及压强变化图中的每个子区域的温度变化曲线、湿度变化曲线以及压强变化曲线与对应的下限点和饱和点进行比对，并根据比对结果生成对应的温度调节指令、湿度调节指令以及压强调节指令；
20.将所获取到的光照强度与对应的光照强度阈值区间进行对比，当光照强度不处于对应的光照强度阈值区间范围内，则生成光照调节指令。
21.进一步的，所述环境调控模块对大棚内的环境数据的调节过程包括：
22.当接收到光照调节指令时，则将对应子区域内的光照强度调整至对应光照强度阈值区间范围内；
23.在接收到温度调节指令或湿度调节指令时，当对应变化曲线低于对应下限点时，则将对应子区域所在位置的温度或湿度进行上调，当对应变化曲线高于对应饱和点时，则将对应子区域所在位置的温度或湿度进行下调；
24.当接收到压强调节指令时，则表示需要对大棚的气体流通进行调节。
25.进一步的，对大棚的气体流通的调节过程包括：将所需要调节的气体流通速度标记为v；
26.则当压强变化曲线低于压强下限点时，则将 pi替换为y1，当压强变化曲线高于压强饱和点时，则将pi替换为y2，然后获得对应的气体流通速度v，则将子区域对应的气体流通速度调整为v。
27.进一步的，pi为标号为i的子区域内的数据采集终端所在位置的压强， c为常数，ρ为空气密度，h为数据采集终端的安装高度，y1为压强下限点，y2为压强饱和点。
28.与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将大棚内的种植区域划分为若干个子区域，并通过数据采集终端组队每个子区域分别进行环境数据的采集，然后根据所采集到的温度、湿度、光照强度以及压强，与农产品当前生长阶段所需要的温度、湿度、光照强度以及压强进行对比，并根据对比结果做出相应的调节，将大棚内的种植区域进行单元化，且对每个单元化后的种植区域的种植环境进行独立监控，从而使得大棚内内不存在监测死角，从而提高大棚内各个区域的农产品生长状态的一致性。
附图说明
29.图1为本发明的原理图。
具体实施方式
30.如图1所示，一种种植大棚智能控制系统，包括监控中心，所述监控中心电性和/或通信连接有数据采集模块、数据处理模块、数据分析模块以及环境调控模块；
31.所述数据采集模块由若干个数据采集终端组组成，所述数据采集终端组安装根据需求安装在大棚内的不同位置，所述数据采集终端组包括由若干个不同功能的数据采集终端组成，用于获取大棚内的不同区域的环境数据；
32.需要进一步说明的是，在具体实施过程中，大棚内的不同区域的划分方式为：
33.将数据采集终端组中的每个数据采集终端的数据采集范围调节为一致，根据调节后的数据采集范围将大棚内的种植区域划分为若干个子区域；
34.将数据采集终端组安装在每个子区域中心的正上方，且高度为h的位置，通过数据采集终端组获取对应子区域的环境数据；
35.需要进一步说明的是，在具体实施过程中，数据采集终端的采集范围为圆形范围，种植区域内的每个子区域均为正方形，且与数据采集终端的采集范围相内切；即在具体实施过程中，相邻的子区域内的数据采集终端的数据采集范围存在重叠区域，从而保证每个子区域内的环境数据均能够被获取。
36.所述数据采集模块获取大棚内的不同区域的环境数据的具体过程包括：
37.通过数据采集终端组内的不同数据采集终端，分别获取数据采集终端组所在位置的温度数据、湿度数据、光照数据以及压强；
38.将每个子区域进行标记，记为i，i＝1，2，
……
，n，n为整数；并获取每个子区域的温度、湿度以及光照强度；
39.获取数据采集终端所在位置的压强，并将压强标记为pi；
40.将每个数据采集终端组所获取到的对应子区域的环境数据发送至数据处理模块。
41.所述数据采集模块用于对数据采集终端组所获取到的每个子区域的环境数据进行处理，具体处理过程包括：
42.建立神经网络训练模型，并向神经网络训练模型内输入大棚内所种植的农产品的基本信息，所述农产品的基本信息包括名称、种植时间、成长阶段以及每个成长阶段所需要的生长周期，然后输出农产品每个成长阶段所需要的环境数据；
43.根据所获得农产品每个成长阶段所需要的环境数据，获取农产品对应的最佳生长温度阈值区间、湿度阈值区间、光照强度阈值区间以及压强阈值区间；
44.根据数据采集终端组所获取到的每个子区域温度、湿度以及压强，分别生成温度、湿度以及压强关于时间的二维坐标系；
45.将同一时刻，每个子区域内的数据采集终端组所获取到的温度、湿度以及压强映射至对应的二维坐标系内，分别生成温度变化曲线、湿度变化曲线以及压强变化曲线；
46.根据所获取到的农产品对应的最佳生长温度阈值区间生成温度下限点w1和温度饱和点w2、根据所获取到的农产品对应的湿度阈值区间获得湿度下限点s1和湿度饱和点s2以及根据所获取到的农产品对应的压强阈值区间获得压强下限点y1和压强饱和点y2；
47.根据所获取到的对应的下限点和饱和点，分别在对应的二维坐标系内生成预警范围，从而获得温度变化图、湿度变化图以及压强变化图；
48.将所获得的温度变化图、湿度变化图以及压强变化图发送至数据分析模块。
49.所述数据分析模块用于大棚内的每个子区域的环境数据进行分析，判定子区域的环境数据是否需要进行调节，具体分析过程包括：
50.根据所获得的温度变化图中的每个子区域的温度变化曲线进行标记，当温度变化曲线超过温度饱和点或低于温度下限点的时，则将该温度变化曲线进行标记，同时获取该温度变化曲线的变化趋势，若该温度变化曲线的变化趋势依旧超过温度饱和点或低于温度下限点时，则判定数据采集终端所在的子区域的温度需要进行调节，将对应的子区域进行标记，并生成温度调节指令，将所生成的温度调节指令发送至环境调控模块；
51.同理，当湿度变化曲线超过湿度饱和点或低于湿度下限点，且该温度变化曲线的变化趋势依旧超过湿度饱和点或低于湿度下限点，则判定数据采集终端所在的子区域的湿度需要进行调节，将对应的子区域进行标记，并生成湿度调节指令，将所生成的湿度调节指令发送至环境调控模块；
52.同理，当压强变化曲线超过压强饱和点或低于压强下限点，且该压强变化曲线的变化趋势依旧超过压强饱和点或低于压强下限点，则判定数据采集终端所在的子区域的压强度需要进行调节，将对应的子区域进行标记，并生成压强调节指令，将所生成的压强调节指令发送至环境调控模块；
53.将所获取到的光照强度与对应的光照强度阈值区间进行对比，若光照强度处于对应的光照强度阈值区间范围内，则表示对应子区域的光照量充足，若光照强度不处于对应的光照强度阈值区间范围内，则表示对应子区域的光照强度需要进行调节，将对应子区域进行标记，并生成光照调节指令，将所生成的光照调节指令发送至环境调控模块。
54.所述环境调控模块用于根据所接收到的调节指令，对大棚内的农作物的生长环境进行调节，具体过程包括：
55.当接收到光照调节指令时，则将对应子区域内的光照强度调整至对应光照强度阈值区间范围内；
56.在接收到温度调节指令时，当温度变化曲线低于温度下限点时，则将对应子区域所在位置的温度进行上调，具体上调过程包括：
57.连续获取m组温度数值，m为整数，并将每组温度数据标记为wdk， k＝1，2，
……
，m；
58.则该子区域内的温度上调值为wsti，其中a为温度调节常数，且0 ＜a＜1，wd
min
为m组温度数值中的最低温度值；根据所获得的温度上调值，将对应子区域的温度上调wsti；
59.当温度变化曲线高于温度饱和点时，则将对应子区域所在位置的温度进行下调，则该子区域的温度下调值为wxti，其中wd
max
为m组温度数值中的最高温度值，根据所获得的温度下调值，将对应子区域的温度下调wxti。
60.同理，当接收到湿度调节指令时，获得m组湿度数值，并标记为sdk，获得对应子区域的湿度上调值ssti或湿度下调值sxti，并对应子区域的湿度进行调整；其中，
[0061][0062]
b为湿度调节常数，且b＞0，sd
min
为m组湿度数值中的最小湿度值， sd
max
为m组湿度数值中的最大湿度值。
[0063]
当接收到压强调节指令时，则表示需要对大棚的气体流通进行调节，则根据所在子区域的压强，对子区域对应的大棚内的气体流通速度进行调节，将所需要调节的气体流通速度标记为v；
[0064]
则当压强变化曲线低于压强下限点时，则将 pi替换为y1，当压强变化曲线高于压强饱和点时，则将pi替换为y2，然后获得对应的气体流通速度v，则将子区域对应的气体流通速度调整为v；其中c为常数，ρ为空气密度。
[0065]
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。