一种智能施肥给水方法及其系统与流程

1.本发明属于农业实验、数据存储、分析应用领域，特别是涉及一种智能施肥给水方法及其系统。


背景技术：

2.科研实验与农业发展有着密切的关系，现代农业已经发展到由凭借传统经验变为依靠科学，成为科学化的可持续发展农业，使其建立在植物学、动物学、化学、物理学等科学高度发展的基础上，其中农业实验室孵化着现代化农业的新成果，目前传统的农业实验室往往建立在大学校园、科技园区等电力充足、设施配套完整的地方，多数处于城市的中心，而作物的生长往往是城市的边缘，大多为偏远农村，科研人员经常需要对实验作物采样、作物生长状态的查看和记录等，大部分的时间往往是花在路途上，更有甚者为了实验的要求，往往是作物生长区附近，或者在附近搭建农业实验室，而对于不同地域环境下的作物，仍需实验人员进行前往，从而得到对比数据，其中的数据由于地域性、时间的跨度、以及当地临时的环境因素，可能产生不稳定的因素，这些都延长了农业实验的进度，例如，某个位于南京高校的农业实验室，对茄子的品种及生长进行研究和调研，茄子在地域1、地域2等地均有分布，需要在地域1、地域2均设置试验地，实验地设置多个品种的茄子生长实验及对照生长实验，而地域1、地域2均远离南京地区，在实验数据的调研和对茄子的生长监控过程中。研究人员化肥大量的时间从农业实验室跑到当地做数据采集，同时为了采集过程中为了确保采样的准确性，往往采样很多天，对采样数据进行再次选取得到合理的采样数据，其中获取研究数据的过程和时间往往超出预期，极大地影响了现代农业实验的进程。


技术实现要素：

3.本发明为解决背景技术中存在的技术问题，提供了一种智能施肥给水方法及其系统。
4.本发明采用以下技术方案：一种智能施肥给水系统，用于农业实验室对至少一个农业园区中的多个的实验作物生长区域集中控制，包括：园区试验中心，设于所述农业园区内；所述园区试验中心被设置为接收来自实验作物生长区域的数据，基于所述数据发出第一控制信号；目标模块，设于对应的所述实验作物生长区域内，同时电性连接园区试验中心；所述目标模块被设置为接收所述第一控制信号，基于所述第一控制信号执行对应的工作指令；传感器模组，设于对应的所述实验作物生长区域内，同时电性连接于园区试验中心，所述传感器模组被设置为将检测到的实验区域的环境的参数传递至园区试验中心；传输模组，用于所述园区试验中心与目标模块之间的信号传输。
5.在进一步的实施例中，还包括农业试验中心，所述农业试验中心设于所述农业实验室内，所述农业试验中心连接多个所述农业园区中的园区试验中心，所述农业试验中心
发出总控制信号至园区试验中心，所述农业试验中心接收所述园区试验中心的数据。
6.通过上述技术方案，园区试验中心可以作为实验数据的一级记录和统计中心，用于记录当地的农业园区中的多个的实验区域数据，多个的实验区域可种植不同的作物，从而记录多种作物在同一地区的生长记录以及对应的对比实验数据，实现多种作物在同一地域生长实验数据的收集。
7.在进一步的实施例中，所述农业试验中心至少设置第一级控制模块、第一级记录模块、第一级统计模块、第一级对比模块。
8.通过上述技术方案，第一级控制模块发出总控制信号经过园区试验中心传送至对应实验区域的目标模块，第一级记录模块提取多个园区试验中心中的存储的数据，第一级统计模块进行同种作物在不同地域的生长数据的统计，第一级对比模块调取多个农业园区的作物数据进行对比，通过上述工作，完成农业实验中心对多个地域作物生长的控制以及生长数据的获取，实现农业实验的数据化，实现对多地作物生长的同步控制，完成在不同地域的生长对比实验。
9.在进一步的实施例中，所述实验作物生长区域内设置实验区和对比区，所述实验作物生长区域内还设置摄像组件；所述摄像组件电连接于园区试验中心，所述摄像组件用于拍摄实验作物的生长样貌。
10.通过上述技术方案，摄像组件按照命令拍摄一段作物视频或者作物图片，作为科研人员的研究参考。
11.在进一步的实施例中，所述实验作物生长区域还设置大棚结构，所述大棚结构包括：安装骨架，按照预定的空间形状设置在所述实验作物生长区域内；塑料布，通过所述安装骨架进行铺设，与所述安装骨架组合成大棚结构；二氧化碳发生器，设于所述实验区内，所述二氧化碳发生器电连接所述园区试验中心。
12.通过上述技术方案，有限设置大棚结构，有利于作物生长实验调控，即控制外界天气等不可控因素，从而进行人工干预作业。
13.在进一步的实施例中，所述目标模块包括：给水装置，接收来自所述园区试验中心的给水信号，根据所述给水信号内容进行给水作业；施肥装置，接收来自所述园区试验中心的施肥信号，根据所述施肥信号内容进行施肥作业；土壤取样装置，接收来自所述园区试验中心的取样信号，根据所述取样信号内容进行取样作业。
14.通过上述技术方案，目标模块主要为具体的机械，如给水装置、施肥装置、土壤取样装置等，目标模块接收来自所述园区试验中心的信号进行机械控制，信号内容为机械控制的参数，如施肥量、时间、给水量等。
15.在进一步的实施例中，所述园区试验中心设置第二级控制模块、第二级记录模块、第二级统计模块、第二级对比模块，所述第二级控制模块设置第一控制信号的指令参数，所述第二级记录模块接实验区的作物生长数据，所述作物生长数据包括作物生长的视频内
容、图像内容，所述第二级统计模块统计实验区实验数据，所述实验数据至少包括施肥数据、给水数据、土壤数据、环境数据，所述第二级对比模块将对比区、实验区内的作物数据进行对比，所述实验区内还设置多种对照作物。
16.通过上述技术方案，按照所需的实验要求，将记录的实验作物生长的数据传送回园区试验中心，完成数据的一级存储，即存储在农业园区中的实验室内，作为本地农业实验数据，园区试验中心可以作为实验数据的一级记录和统计中心，用于记录当地的农业园区中的多个的实验区域数据和对实验区域的集中控制，当农业试验中心需要控制多地的实验样品时，可将信号传输至园区试验中心，再由园区试验中心传送信号至实验作物生长区域内，实现同步控制，主要的传输方式为线传输、无线传输。
17.在进一步的实施例中，所述第一级对比模块、第二级对比模块同时引入决策树对比模型，所述决策树对比模型包括第一根子集，从所述第一根集衍生的预设数量的第二页子集，从所述第二页集衍生的预设数量的第三页子集，依次类推，所述第一级对比模块还设有第一域子集，所述第一域子集衍生的预设数量的第一根子集。
18.通过上述技术方案，经过第二级记录模块进行记录存储，第二级统计模块进行统计作业，第二级对比模块构建对比方案，如传感器模组记录大棚结构内的环境参数，数据传回至园区试验中心，根据作物的种类或品种，将第一根子集设置为作物的种类，第二页子集、第三页子集、第四页子集等设置为作物的生长参数，如二氧化碳浓度、施肥、给水、土壤参数等，构建全面的对比模型，便于科研人员进行分析统计。
19.在进一步的实施例中，所述第一域子集的数量基于农业园区数量，所述第一根子集的数量基于作物的种类，其中页子集的衍生的数量基于作物生长的参数。
20.通过上述技术方案，基于农业试验中心对多区域的园区试验中心的控制，进一步设置第一域子集，实现对多个地域的农业园区的集成控制，同时农业园区对本园区试验中心的实验作物进行统计对比作业。
21.在进一步的实施例中，包括以下步骤：步骤一、农业试验中心发出总控制信号至多个农业园区中园区试验中心，园区试验中心的第二级控制模块发出第一控制信号至实验作物生长区域，控制目标模块进行作业；步骤二、传感器模组按照预设的要求收集实验作物生长区域中的环境数据，并传回对应的园区试验中心，由第二级记录模块进行存储，摄像组件按照第一控制信号的参数内容进行拍摄作业，数据传回第二级记录模块进行存储，将数据传送至第二级对比模块进行对比作业，输出农业园区的统计数据；步骤三、农业试验中心调取园区试验中心的统计数据，再次进行区域对比作业，并输出最终多个农业园区的统计数据，进行分析。
22.本发明的有益效果：对传统的实验大棚内的给水排水装置、施肥装置、二氧化碳浓度控制装置进行统一控制，在同一区域内设置第一参照对比试验；将多个区域进行线上集成，实现不同区域间的作物生长的对比试验，得到其中有效数据，同时可同步实现跨地域的人工干预，为现代化农业实验提供更精确的数据支撑。
附图说明
23.图1为本发明的农业园区工作示意图。
24.图2为本发明的农业试验中心工作示意图。
25.图3为本发明的决策树对比模型示意图。
具体实施方式
26.基于背景技术中提出的问题，为了实现跨区域的调度和多项作物参数的对比实验，本发明提出一种从农业实验室到农业园区，再到实验作物生长区域的集成式系统，实现科研人员对跨区域的同一品种作物的同步生长对比实验，或者为同一地区多种作物的对比实验，减少科研人员的实验数据的取样的繁琐，同时进一步增加对实验作物同步记录和调控，从而节省作物实验的时间、减小突发事件发生的概率，将传统的生长控制作业同步至信息系统中，对各项参数进行及时记录。
27.一种智能施肥给水方法及其系统，具体工作流程包括下面的步骤：步骤一、农业试验中心发出总控制信号至多个农业园区中园区试验中心，园区试验中心的第二级控制模块发出第一控制信号至实验作物生长区域，控制目标模块进行作业；步骤二、传感器模组按照预设的要求收集实验作物生长区域中的环境数据，并传回对应的园区试验中心，由第二级记录模块进行存储，摄像组件按照第一控制信号的参数内容进行拍摄作业，数据传回第二级记录模块进行存储，将数据传送至第二级对比模块进行对比作业，输出农业园区的统计数据；步骤三、农业试验中心调取园区试验中心的统计数据，再次进行区域对比作业，并输出最终多个农业园区的统计数据，进行分析。即用于中心农业实验室同时对多个农业园区中的多个的实验区域集中控制，采集位于不同地区的作物实验数据，从而进行对比分析，对比数据分析包括同一作物在不同地域的生长数据，同一类型的不同品种作物在同一地区生长特点，化肥的种类，施肥量，给水量，二氧化碳浓度，温差等对同一作物生长的对比数据，基于现代化农业实验大数据，实现精准控制以及数据的收集，便于实验室进行有效分析和统计，更快捷的得出结论，本发明包括，设于各个地区的农业园区内的园区试验中心，农业园区内设置实验所需的作物生长区域，作物生长区域内被设置为设置实验区和对比区，即同一环境下的，作物的对比参照生长，可引入化肥、给水、二氧化碳浓度、光照等参数，在对应的作物生长区域内设置目标模块，目标模块电性连接园区试验中心，目标模块接收园区试验中心发出第一控制信号，执行对应的工作指令，工作指令包括给水指令、施肥指令、温控指令、二氧化碳浓度调节指令、排水指令、记录指令等，同时按照所需的实验要求，将记录的实验作物生长的数据传送回园区试验中心，完成数据的一级存储，即存储在农业园区中的实验室内，作为本地农业实验数据，同时对应的实验作物生长区域内还设置传感器模组，传感器模组电性连接园区试验中心，传感器模组传递实验区域的环境数据至园区试验中心，传感器模组至少包括温度传感器、湿度传感器、离子浓度传感器、二氧化碳浓度传感器，用于将实验区域内的环境数据即时记录，并传送回园区试验中心，因此本发明中，园区试验中心作为实验数据的一级记录和统计中心，用于记录当地的农业园区中的多个的实验区域，多个的实验区域可种植不同的作物，从而记录多种作物在同一地区的生长记录以及对应的对比实验数据，实现多种作物在同一地域生长实验数据的收集，例如，在农业园区a的区域内，设置多种作物生长区域，如番茄、茄子、白菜等，对多种作物按照需求进行施肥、给
水、排水、补充二氧化碳等，同时设置对应的参照生长，完成对农业园区a内的实验作物的生长数据的统计。
28.通过上述技术方案，为了实现园区试验中心对农业园区中的多个的实验区域集中控制，以及收集作物的生长数据同时进行统计分析，在进一步的实施例中，园区试验中心设置第二级控制模块、第二级记录模块、第二级统计模块、第二级对比模块，第二级控制模块设置第一控制信号的指令参数，目标模块接收第一控制信号，并执行对应的指令工作，其中目标模块至少包括，给水装置，接收来自园区试验中心的给水信号，根据给水信号内容进行给水作业，施肥装置，接收来自园区试验中心的施肥信号，根据施肥信号内容进行施肥作业，土壤取样装置，接收来自园区试验中心的取样信号，根据取样信号内容进行取样作业，第二级记录模块接实验区的作物生长数据，作物生长数据包括作物生长的视频内容、图像内容，便于科研人员进行远程分析，第二级统计模块统计实验区实验数据，实验数据至少包括施肥数据、给水数据、土壤数据、环境数据，第二级对比模块将对比区、实验区内的作物数据进行对比，实验区内还设置多种对照作物。
29.进一步的，信号的内容至少时间、用量，作物生长区的温度，给水量的时间和量，施肥的时间的量等。
30.进一步的，作物生长区域内设置实验区和对比区，作物生长区域内还设置摄像组件，摄像组件电连接于园区试验中心，摄像组件用于拍摄实验作物的生长样貌，拍摄后的数据传送至园区试验中心进行存储，即摄像组件按照命令拍摄一段作物视频或者作物图片，作为科研人员的研究参考。
31.通过上述技术方案，为了增强作物实验效果，在进一步的实施例中，在作物生长区域设置大棚结构进行作物生长所需的多项参数的控制，包括按照预定的空间形状设置在实验区内的安装骨架，铺设在安装骨架的塑料布，塑料布安装骨架组合成大棚结构，二氧化碳发生器设于实验区内，二氧化碳发生器电连接园区试验中心，同时可进一步增设其他装置，如光照装置等。
32.通过上述技术方案，单个的农业园区的作物生长并不能有效的表达现代农业数据，农业实验的目之一在于有效产能下的大面积的种植，受到地域的影响，还需增设作物在不同地域的生长对比数据，在进一步的实施例中，将不同地域的农业园区中的园区试验中心进行连接，设置农业试验中心，其中农业试验中心设置在农业实验室内，为二级数据中心，用于调取不同农业园区内的数据，其中农业试验中心连接多个农业园区中的园区试验中心，农业试验中心发出总控制信号至园区试验中心，农业试验中心接收园区试验中心的数据，即农业试验中心对于作物可进行集中调控，设置实验区域的施肥、给水、排水等工作，例如，对于同一种果蔬，农业试验中心控制农业园区b、农业园区c等实验区域内的果蔬，设置农业园区b、农业园区c该果蔬的施肥量、施肥种类、给水排水等，记录果蔬的生长数据，并传回至园区试验中心，在从园区试验中心提取对应的数据进行分析你对比，得出有效结论。
33.进一步的，农业试验中心至少设置第一级控制模块、第一级记录模块、第一级统计模块、第一级对比模块，其中第一级控制模块发出总控制信号，总控制信号包括多个农业园区中的多个的实验区域的参数控制，包括给水排水的参数、施肥参数、光照调节参数、二氧化碳浓度控制参数，第一级控制模块发出总控制信号经过园区试验中心传送至对应实验区域的目标模块，第一级记录模块提取多个园区试验中心中的存储的数据，第一级统计模块
进行同种作物在不同地域的生长数据的统计，第一级对比模块调取多个农业园区的作物数据进行对比，通过上述工作，完成农业实验中心对个地域作物生长的控制以及生长数据的获取，实现农业实验的数据化，进一步节省农业科研人员的时间，同时得到更好的实验数据。
34.通过上述技术方案，基于现代化的系统，能够实现对作物长时间的监控及获取到大量的生长数据，为了进一步实现对作物生长参数的分析，在进一步的实施例中，本发明的第一级对比模块、第二级对比模块同时引入决策树对比模型，决策树对比模型包括第一根子集，从第一根集衍生的预设数量的第二页子集，从第二页集衍生的预设数量的第三页子集，依次类推，第一级对比模块还设有第一域子集，第一域子集衍生的预设数量的第一根子集，即经过第二级记录模块进行记录存储，第二级统计模块进行统计作业，第二级对比模块构建对比方案，如传感器模组记录大棚结构内的环境参数，数据传回至园区试验中心，根据作物的种类或品种，将第一根子集设置为作物的种类，第二页子集、第三页子集、第四页子集等设置为作物的生长参数，如二氧化碳浓度、施肥、给水、土壤参数等，构建全面的对比模型，便于科研人员进行分析统计，其中作物的种类包括不同类别的作物、同一作物的不同类型，基于上述多个参数模型的对比，便于科研人员对作物进行分析。即第一根子集的数量基于作物的种类，其中页子集的衍生的数量基于作物生长的参数。
35.进一步的，为了实现农业试验中心对各个区域的农业园区的统计和对比实验，在进一步的实施例中，第一域子集的数量基于农业园区数量，第一域子集进一步联系各个区域的作物生长参数，构建一个大型的作物区域生长数据，实现农业园区对本园区试验中心的实验作物进行统计对比作业，同时实现农业试验中心对实验作物的在不同区域的对比作业，实现农业大数据化，进一步提升农业实验的可行性。
36.通过上述技术方案，由于作物生长区域往往是偏远区域，为了实现数据从偏远的农业区传输至农业试验中心，在进一步的实施例中，设置传输模组进行信号、数据传输作业，农业试验中心的控制命令通过园区试验中心下发至实验作物生长区域，传输模组包括有线传输、无线传输，其中园区试验中心与实验作物生长区域之间的传输方式优选有线传输，而园区试验中心优先设置在农业园区靠近信号的地方，园区试验中心与农业试验中心之间优选无线传输。