一种基于物联网的智能农业监测系统
技术领域
本发明涉及农业物联网
技术领域
，尤其涉及一种基于物联网的智能农业监测系统。背景技术
经检索，中国专利号CN108449729A公开了一种计算机系统集成智能农业大棚监测及响应系统，该发明虽然结构简单，但农业监测手段和形式单一，无法提供精细化且全面的监测数据，且无法提供数据分析，进而无法为农作物生长状况进行预警；智能农业，是指通信、计算机和农学等若干学科和领域共同发展并相互结合所形成的产物，它将信息采集、传输、处理和控制集成在一起，使人们更容易获得农作物生长各个阶段的各类信息，也让人们更容易掌控这些信息，通过人工智能与农业生产的结合真正实现人与自然的交互；在农业生产过程中，温度、湿度、光照强度、浓度、水分、以及其他养分等多种自然因素共同影响农作物生长；传统农业的监测方式远远没有达到精细化的标准，只能算是粗放式的人为感觉，在这种监测方式下，通过人的感知能力来监测上述环境参数，是无法达到准确性要求的；因此，发明出一种基于物联网的智能农业监测系统变得尤为重要；
现有智能农业监测系统大多仅采用温湿传感器对农作物进行监测，其监测手段和形式单一，无法提供精细化且全面的农作物监测数据，且此类监测系统不提供数据分析服务，进而无法针对农作物的病虫害等生长情况进行预警，进而无法辅助农业生产管理人员为农作物提供良好的生长环境；为此，我们提出一种基于物联网的智能农业监测系统。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种基于物联网的智能农业监测系统。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于物联网的智能农业监测系统，包括数据采集模块、无线传输模块、数据处理模块、病虫害数据库、智能分析判断模块、预测预警模块、上位机显控平台、专家诊断平台和农作物辅助设施；
其中，所述数据采集模块包括传感器单元、RS单元和GPS定位单元，所述传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器和酸碱度传感器；所述上位机显控平台包括显示单元、数据接收单元、信息通信单元、管理决策单元、远程控制单元和更新上传单元。
进一步地，所述传感器单元用于采集农作物种植地的各种环境数据；所述各种环境数据包括空气与土壤温度数据、空气与土壤湿度数据、二氧化碳浓度数据、光照度数据和土壤酸碱度数据；所述RS单元用于利用航空摄影机获取农作物种植地的遥感图像；所述GPS定位单元用于采集农作物种植地的位置数据。
进一步地，所述无线传输模块用于通过无线传输方式将采集到的各种环境数据、遥感图像和位置数据传输至数据处理模块；所述数据处理模块用于对各种环境数据、遥感图像和位置数据进行去噪和模数转换处理。
进一步地，所述病虫害数据库用于存储农作物的病虫害现象的数据描述信息和图像信息；所述智能分析判断模块用于根据各种环境数据和遥感图像进行分析，判断出种植地农作物的病虫害情况，得到判断结果报告，其具体分析判断过程如下：
S1：首先，提取各种环境数据，同时提取病虫害数据库中病虫害现象的数据描述信息；
S2：利用相关性分析算法计算出步骤S1所述各种环境数据与数据描述信息的数据相关性系数X；
S3：提取遥感图像，同时取病虫害数据库中病虫害现象的图像信息；
S4：利用步骤S2所述相关性分析算法计算出步骤S3所述遥感图像与图像信息的图像相关系数Y；
S5：提取步骤S2所述数据相关性系数X与步骤S4所述图像相关系数Y，并做出判断：
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0-0.25范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况基本没有；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.25-0.5范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况一般；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.5-0.75范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况较为严重；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.75-1范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况非常严重；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均为0，则显示判断该种植地农作物病虫害情况无法匹配；
所述相关性分析算法具体为Apriori算法；所述预测预警模块用于根据判断结果报告向上位机显控平台发出预警信息。
进一步地，所述显示单元用于显示预警信息；所述数据接收单元用于接收各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告；所述信息通信单元用于向专家诊断平台发送各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告；所述专家诊断平台用于农业专家根据各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告提出治理方案和建议；所述管理决策单元用于根据专家提出的治理方案和建议制定种植地农作物管理决策；所述远程控制单元用于根据种植地农作物管理决策远程控制农作物辅助设施；所述更新上传模块用于整理治理方案中的病虫害文字描述信息，同时与遥感图像一起上传至病虫害数据库中进行更新。
进一步地，所述农作物辅助设施包括灌溉设备、农药喷洒设备、电动遮阳板、太阳能加热器、加湿器、除湿器和二氧化碳生成器。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、该基于物联网的智能农业监测系统，设置有数据采集模块，其包括传感器单元、RS单元和GPS定位单元；其中传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器和酸碱度传感器，通过采用传感器+遥感+定位的监测形式对种植地农作物进行实时监测，有利于提供精细化且全面的农作物监测数据；从而有利于为后续智能判断分析奠定基础；
2、该基于物联网的智能农业监测系统，设置有智能分析判断模块和病虫害数据库，其利用相关性算法将各种环境数据和遥感图像与病虫害数据库中的数据描述信息和图像信息进行相关性系数计算，判断出了种植地农作物的病虫害情况，从而有利于进行及时预警；
3、该基于物联网的智能农业监测系统，设置有上位机显控平台，其根据预警信息与专家诊断平台进行通信，获取治理方案和建议，之后根据其对农作物辅助设施进行远程控制，从而有利于辅助农业生产管理人员为农作物提供良好的生长环境；此外该平台根据治理方案进行病虫害文字描述信息的整理，同时将其与遥感图像一起上传至病虫害数据库中进行更新，则有利于提高智能分析判断模块的精度和速度，从而有利于提高预警准确度。
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。
图1为本发明提出的一种基于物联网的智能农业监测系统的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于物联网的智能农业监测系统的体系结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-2，本实施例公开了一种基于物联网的智能农业监测系统，包括数据采集模块、无线传输模块、数据处理模块、病虫害数据库、智能分析判断模块、预测预警模块、上位机显控平台、专家诊断平台和农作物辅助设施；
其中，数据采集模块包括传感器单元、RS单元和GPS定位单元，传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器和酸碱度传感器；上位机显控平台包括显示单元、数据接收单元、信息通信单元、管理决策单元、远程控制单元和更新上传单元。
传感器单元用于采集农作物种植地的各种环境数据；
具体的，该传感器单元由若干个温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器和酸碱度传感器组成无线传感器网络；在这需要说一点，本发明不仅局限上述传感器，这里只是根据常用传感器进行突出撰写，此外，本发明的所有传感器的数量根据实际需求进行选择；具体的，该各种环境数据包括空气与土壤温度数据、空气与土壤湿度数据、二氧化碳浓度数据、光照度数据和土壤酸碱度数据；相同的，本发明中该各种环境数据不仅包含上述所列举的数据类型，其具体数据类型根据实际部署的传感器进行采集；
RS单元用于利用航空摄影机获取农作物种植地的遥感图像；
GPS定位单元用于采集农作物种植地的位置数据。
无线传输模块用于通过无线传输方式将采集到的各种环境数据、遥感图像和位置数据传输至数据处理模块；
数据处理模块用于对各种环境数据、遥感图像和位置数据进行去噪和模数转换处理。
病虫害数据库用于存储农作物的病虫害现象的数据描述信息和图像信息；
智能分析判断模块用于根据各种环境数据和遥感图像进行分析，判断出种植地农作物的病虫害情况，得到判断结果报告；
预测预警模块用于根据判断结果报告向上位机显控平台发出预警信息。
显示单元用于显示预警信息；
数据接收单元用于接收各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告；
信息通信单元用于向专家诊断平台发送各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告；
专家诊断平台用于农业专家根据各种环境数据、遥感图像、位置数据和判断结果报告提出治理方案和建议；
管理决策单元用于根据专家提出的治理方案和建议制定种植地农作物管理决策；
远程控制单元用于根据种植地农作物管理决策远程控制农作物辅助设施；
更新上传模块用于整理治理方案中的病虫害文字描述信息，同时与遥感图像一起上传至病虫害数据库中进行更新。
农作物辅助设施包括灌溉设备、农药喷洒设备、电动遮阳板、太阳能加热器、加湿器、除湿器和二氧化碳生成器。
参照图1-2，本实施例公开了一种基于物联网的智能农业监测系统，包括数据采集模块、无线传输模块、数据处理模块、病虫害数据库、智能分析判断模块、预测预警模块、上位机显控平台、专家诊断平台和农作物辅助设施；
其中，数据采集模块包括传感器单元、RS单元和GPS定位单元，传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、CO2浓度传感器、光照度传感器和酸碱度传感器；上位机显控平台包括显示单元、数据接收单元、信息通信单元、管理决策单元、远程控制单元和更新上传单元。
除与上述实施例相同结构外，本实施例将具体介绍智能分析判断模块的处理过层，其过程如下：
S1：首先，提取各种环境数据，同时提取病虫害数据库中病虫害现象的数据描述信息；
S2：利用相关性分析算法计算出步骤S1各种环境数据与数据描述信息的数据相关性系数X；
S3：提取遥感图像，同时取病虫害数据库中病虫害现象的图像信息；
S4：利用步骤S2相关性分析算法计算出步骤S3遥感图像与图像信息的图像相关系数Y；
S5：提取步骤S2数据相关性系数X与步骤S4图像相关系数Y，并做出判断：
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0-0.25范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况基本没有；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.25-0.5范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况一般；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.5-0.75范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况较为严重；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均处于0.75-1范围内，则判断该种植地农作物病虫害情况非常严重；
若数据相关性系数X与图像相关系数Y均为0，则显示判断该种植地农作物病虫害情况无法匹配；
具体的，该相关性分析算法具体为Apriori算法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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