一种基于物联网的田间环境控制方法及装置

本发明涉及智能控制领域，具体涉及一种基于物联网的田间环境控制方法及装置。

背景技术：

1、随着现代农业的发展，人们对农产品的产量和品质提出了更高的要求。田间环境控制是农业生产中的关键环节，其精准度直接影响作物生长和农业生产效率。

2、目前，物联网技术在农业领域有所应用，通过布设各类传感器采集农田环境参数。然而，现有方案在数据粒度和时空全面性方面还有不足，传感器部署不够贴合具体农田情况，获取的环境数据精细程度有限，难以充分反映农田内部的信息。

3、此外，当前的农田环境调控主要基于预设阈值或单一模型，调控措施相对静态，缺乏与作物长势的动态反馈。农作物在不同生长阶段对环境条件的需求有所不同，而现有调控方式很难做到因势利导，精准满足作物生长的实时需求。

4、总的来说，由于农田环境监测数据粒度不够精细，环境调控手段动态适应性不足，导致现有技术难以充分实现田间环境调控的精准化。

技术实现思路

1、本发明通过提供了一种基于物联网的田间环境控制方法及装置，旨在解决现有技术中由于农田环境监测数据粒度不够精细，环境调控手段动态适应性不足，导致田间环境控制精准度不足的技术问题。

2、鉴于上述问题，本发明提供了一种基于物联网的田间环境控制方法及装置。

3、本发明公开的第一个方面，提供了一种基于物联网的田间环境控制方法，包括：

4、对农田进行数据采集，建立农田数据集，其中，所述农田数据集包括土壤类型、土壤地貌、土壤湿度、历史产量数据；

5、通过所述农田数据集进行自适应区域划分，建立n个管理分区，其中，n个管理分区分别设置有聚类中心和分区适应值，根据所述聚类中心和分区适应值在所述n个管理分区配置监测点，其中，每个监测点均集成有传感器组，且传感器组能与中央数据处理中心数字通信；

6、获取作物信息，并通过无人机组执行农田内作物数据采集，生成n个管理分区的作物分布；

7、交互传感器组的监测数据，并执行附加数据采集，附加数据包括气象数据和光照数据，通过中央数据处理中心根据作物分布、监测数据、附加数据进行作物阶段生长评价，根据阶段生长评价结果建立阶段预测结果；

8、以无人机组执行同监测点的同角度图像采集，并执行图像采集结果的时序阶段透视识别，建立作物实际生长结果；

9、基于作物实际生长结果和所述阶段生长评价结果进行一致性认证，基于一致性偏差生成惩罚因子，通过所述惩罚因子对所述阶段预测结果惩罚处理；

10、根据惩罚处理的结果生成田间环境的控制方案。

11、本发明一个较佳方案中，通过所述农田数据集进行自适应区域划分，建立n个管理分区，还包括：

12、对所述农田数据集进行各特征的关键度评价，依据关键度评价结果确定唯一特征；

13、基于所述唯一特征进行分布分析，配置初始聚类中心数量，并按照分布分析结果在对应空间内新建聚类中心；

14、基于关键度评价结果对农田数据集加权计算，执行空间的连续聚类，并根据聚类区域更新聚类中心位置；

15、执行多次聚类迭代，根据聚类迭代结果建立n个管理分区。

16、本发明一个较佳方案中，通过所述农田数据集进行自适应区域划分，建立n个管理分区，还包括：

17、建立聚类区域的合并规则，并执行各个聚类区域的聚类速度评价；

18、若任意聚类区域的聚类速度不能满足预设阈值，则生成新增聚类中心指令，基于所述新增聚类中心指令在未聚类区域随机新增聚类中心；

19、当任意两个聚类区域满足所述合并规则，则执行聚类区域合并，以完成自适应区域划分。

20、本发明一个较佳方案中，根据所述聚类中心和分区适应值在所述n个管理分区配置监测点，还包括：

21、基于所述聚类中心对聚类中心所在分区进行位置适应值评价，建立分区适应值；

22、根据所述分区适应值划分多个适应等级，并依据适应等级内的区域数量分布监测点数量；

23、执行监测点分布寻优，获取监测点的最大覆盖面积下的寻优结果，以此来完成n个管理分区的监测点配置。

24、本发明一个较佳方案中，以无人机组执行同监测点的同角度图像采集，并执行图像采集结果的时序阶段透视识别，还包括：

25、配置监测通道，其中，所述监测通道包括第一特征提取通道和第二特征提取通道；

26、执行初始时序图像的图像分析，建立关注锚框；

27、配置第一特征提取通道的第一特征数量，并在关注锚框内进行高频率的图像采集结果特征透视识别，建立第一时序生长结果；

28、配置第二特征通道的第二特征数量，并在关注锚框内进行低频率的图像采集结果特征识别，建立第二时序生长结果；

29、根据所述第一时序生长结果和所述第二时序生长结果完成时序阶段透视识别。

30、本发明一个较佳方案中，配置第一特征提取通道的第一特征数量，还包括：

31、对所述初始时序图像进行锚框内作物特征分析，建立初始特征数量；

32、以所述初始时序图像作为作物基态，执行生长预测，根据预测结果建立时序增长数量；

33、通过所述初始特征数量和所述时序增长数量配置第一特征数量。

34、本发明一个较佳方案中，配置第二特征提取通道的第二特征数量，还包括：

35、对所述初始时序图像进行锚框内作物特征分析，建立初始特征数量；

36、以所述初始时序图像作为作物基态，执行生长预测，根据预测结果建立时序增长数量；

37、通过所述初始特征数量和所述时序增长数量配置第二特征数量。

38、本发明一个较佳方案中，每个传感器组集成了土壤温度传感器、土壤湿度传感器、土壤养分传感器。

39、本发明一个较佳方案中，所述的基于物联网的田间环境控制方法，还包括：

40、以控制方案的执行节点作为区块节点，建立控制区块链，其中，所述控制区块链通过多个共享设备共同记录；

41、配置控制区块链的访问读写权限；

42、当用户满足对应的访问读写权限，且验证密钥正确，则允许用户根据对应的访问读写权限进行控制区块链处理；

43、以所述控制区块链进行作物追溯管理。

44、本发明一个较佳方案中，一种基于物联网的田间环境控制装置，用于实施所述的基于物联网的田间环境控制方法，所述装置包括：

45、数据集建立单元，所述数据集建立单元用于对农田进行数据采集，建立农田数据集，其中，所述农田数据集包括土壤类型、土壤地貌、土壤湿度、历史产量数据；

46、区域划分单元，所述区域划分单元用于通过所述农田数据集进行自适应区域划分，建立n个管理分区，其中，n个管理分区分别设置有聚类中心和分区适应值，根据所述聚类中心和分区适应值在所述n个管理分区配置监测点，其中，每个监测点均集成有传感器组，且传感器组能与中央数据处理中心数字通信；

47、作物数据采集单元，所述作物数据采集单元用于获取作物信息，并通过无人机组执行农田内作物数据采集，生成n个管理分区的作物分布；

48、附加数据采集单元，所述附加数据采集单元用于交互传感器组的监测数据，并执行附加数据采集，附加数据包括气象数据和光照数据，通过中央数据处理中心根据作物分布、监测数据、附加数据进行作物阶段生长评价，根据阶段生长评价结果建立阶段预测结果；

49、透视识别单元，所述透视识别单元用于以无人机组执行同监测点的同角度图像采集，并执行图像采集结果的时序阶段透视识别，建立作物实际生长结果；

50、惩罚处理单元，所述惩罚处理单元用于基于作物实际生长结果和所述阶段生长评价结果进行一致性认证，基于一致性偏差生成惩罚因子，通过所述惩罚因子对所述阶段预测结果惩罚处理；

51、控制方案生成单元，所述控制方案生成单元用于根据惩罚处理的结果生成田间环境的控制方案。

52、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

53、一种基于物联网的田间环境控制方法及装置，通过自适应分区配置监测点，结合时序阶段透视识别和惩罚机制形成自适应环境调控闭环，具有良好的农田环境监测数据粒度，优异的环境调控手段动态适应性。