一种基于数字可视化的农业数据管理系统及方法与流程

本发明涉及人工智能，具体为一种基于数字可视化的农业数据管理系统及方法。

背景技术：

1、近年来，信息技术的迅猛发展为农业带来了新的机遇。传感器网络和人工智能等技术在农业中的应用，使得对农业生产的各个环节进行实时监测和科学管理成为可能。例如，土壤传感器可以实时监测土壤的湿度、温度、养分含量等参数；气象站可以提供精确的天气预报和气象数据；遥感技术可以获取大面积的作物生长状态和环境信息。这些数据的积累和分析，为农业生产提供了丰富的信息基础。

2、尽管如此，现有的农业数据管理系统仍存在一些问题，其中，数据采集和数据分析之间存在的信息孤岛现象尤为明显，不同数据源之间缺乏有效的整合和共享，无法根据不同农户和不同地块的具体情况，给出个性化的种植建议，导致土地利用率低和农业生产效率；

3、因此，人们急需一种基于数字可视化的农业数据管理系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字可视化的农业数据管理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于数字可视化的农业数据管理方法，该方法包括以下步骤：

4、s1、根据待管理区域的地图数据，建立地图模型；对待管理区域中的农户进行排序，采集各农户种植地块的大小和位置，根据农户序号在地图模型中对各农户的地块进行标注；

5、s2、根据待管理区域各地块在种植不同作物时的最大收成总量，分析待管理区域各地块种植不同作物的作物产率，以及待管理区域相同作物的平均作物产率，设置筛选条件，对地块进行筛选；

6、s3、采集各筛选地块在种植相同作物时的时间数据、土壤数据及管理数据，分析不同土地类型的地块在不同季度种植不同作物时的最佳管理方案；

7、s4、根据当前时间待管理区域中待管理地块的地块数据，分析当前时间待管理区域中待管理地块的建议管理方案；

8、s5、将当前时间待管理区域中待管理地块的建议管理方案与地图模型结合，输出可视化数据。

9、根据上述技术方案，所述步骤s1的具体过程如下：

10、s1-1、建立地图模型；将待管理区域中农户n种植地块的大小，记为an；将待管理区域中农户n种植地块的位置，记为bn；

11、s1-2、根据an和bn，在建立地图模型中对各农户的地块进行标注；

12、建立地图模型，使得农业数据的管理可视化，地块管理更加直观，同时结合建议管理方案，使得管理更加高效。

13、根据上述技术方案，所述步骤s2的具体过程如下：

14、s2-1、将待管理区域第a个地块在种植第m种作物时的最大收成总量，记为ca，m；将待管理区域第a个地块在种植第m种作物时的作物产率，记为r1a，m且r1a，m＝ca，m/a1a，其中，a1a表示待管理区域第a个地块的大小；

15、s2-2、根据r1a，m计算待管理区域相同作物的平均作物产率；将待管理区域第m种作物的平均作物产率，记为r2m且

16、s2-3、筛选条件设置为(1+α)r2m；其中，α是系统预置的固定参数；

17、当r1a，m满足r1a，m≥(1+α)r2m时，则将r1a，m对应的地块作为筛选地块；

18、当r1a，m满足r1a，m＜(1+α)r2m时，则不将r1a，m对应的地块作为筛选地块；

19、通过作物产率进行筛选，作物产率越高说明农户对地块的管理越好，作为参考进行数据分析，数据更加具有参考价值，最终获得的管理方案更加高效准确。

20、根据上述技术方案，所述步骤s3的具体过程如下：

21、s3-1、所述时间数据包括播种时间和收获时间；所述土壤数据包括土地类型、养分含量及土壤湿度；所述管理数据包括施肥周期和施水周期；

22、根据各筛选地块对应的土地类型，将同一土地类型的筛选土地划分为同一土地集合，所述土地类型包括黑土地、黄土地、旱地、沙地、坡地及河滩地；

23、将第b种土地类型中第c个筛选地块在种植第m种作物时的播种时间，记为t1b，c，m；将第b种土地类型中第c个筛选地块在种植第m种作物时的收获时间，记为t2b，c，m；

24、将第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的养分含量，记为d1b，c，m；将第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的土壤湿度，记为e1b，c，m；

25、将第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的施肥周期，记为t1b，c，m；将第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的施水周期，记为t2b，c，m；

26、s3-2、根据施肥周期t1b，c，m，结合养分含量d1b，c，m，获得每个施肥周期内养分含量的最大值，取所有周期内对应的最大值的平均值，得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的养分含量的平均最大值，记为d2b，c，m；获得每个施肥周期内养分含量的最小值，取所有周期内对应的最小值的平均值，得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的养分含量的平均最小值，记为d3b，c，m；

27、根据施水周期t2b，c，m，结合土壤湿度e1b，c，m，获得每个施水周期内土壤湿度的最大值，取所有周期内对应的最大值的平均值，得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的土壤湿度的平均最大值，记为e2b，c，m；获得每个施水周期内土壤湿度的最小值，取所有周期内对应的最小值的平均值，得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的土壤湿度的平均最小值，记为e3b，c，m；

28、s3-3、根据t1b，c，m、d2b，c，m及d3b，c，m，获取第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的养分含量变化率，记为d4b，c，m；其中，d4b，c，m的计算公式为d4b，c，m＝(d2b，c，m-d3b，c，m)/t1b，c，m；

29、根据t2b，c，m、e2b，c，m及e3b，c，m，获取第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的土壤湿度变化率，记为e4b，c，m；其中，e4b，c，m的计算公式为e4b，c，m＝(e2b，c，m-e3b，c，m)/t2b，c，m；

30、s3-4、根据d4b，c，m、t1b，c，m及t2b，c，m，进行计算得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的养分含量评分，记为f1b，c，m；其中，f1b，c，m的计算公式为f1b，c，m＝(t2b，c，m-t1b，c，m)×d4b，c，m；

31、根据e4b，c，m、t1b，c，m及t2b，c，m，进行计算得到第b种土地类型中第c个筛选地块在t1b，c，m和t2b，c，m之间的土壤湿度评分，记为g1b，c，m；其中，g1b，c，m的计算公式为g1b，c，m＝(t2b，c，m-t1b，c，m)×g4b，c，m；

32、在作物产率相近时，土壤中的养分和水分被作物吸收量相近，此时，养分含量变化率和土壤湿度变化率越大说明土壤中的养分和水分流失的越多，土地利用率越低；

33、在作物产率相近时，从播种时间到收货时间之间的时间跨度越长，说明无效农作时间越多，使得施肥和施水增加，时间和经济成本增加，农业生产效率较低；

34、s3-5、根据季度进行筛选，筛选出t1b，c，m位于同一季度的筛选地块；

35、对t1b，c，m位于第d季度的筛选地块，根据各筛选地块对应的养分含量评分f1b，c，m进行筛选，筛选出养分含量评分f1b，c，m最小时对应的筛选地块，采集该筛选地块的施肥方案，作为第b种土地类型的地块在第d季度种植第m种作物时的最佳施肥方案，所述施肥方案包括施肥周期、施肥种类及单位施肥量；

36、对t1b，c，m位于第d季度的筛选地块，根据各筛选地块对应的养分含量评分g1b，c，m进行筛选，筛选出养分含量评分g1b，c，m最小时对应的筛选地块，采集该筛选地块的施水方案，作为第b种土地类型的地块在第d季度种植第m种作物时的最佳施水方案，所述施水方案包括施水周期和单位施水量；所述单位施肥量指每单位面积(如每亩)上施用的肥料量；所述单位施水量指每单位面积(如每亩)上施用的水源量；

37、将第b种土地类型的地块在第d季度种植第m种作物时的最佳施肥方案和最佳施水方案进行组合，作为第b种土地类型的地块在第d季度种植第m种作物时的最佳管理方案；

38、当播种时间处于同一季度且各地块处于同一待监管区域时，作物在生长过程中经历的环境因素差别不大，不同农户的在施肥方案上最佳时，其施水方案可能并不是最佳，组合考虑数据更加精确有效。

39、根据上述技术方案，所述步骤s4的具体过程如下：

40、s4-1、所述地块数据包括土地类型、种植作物种类及种植作物时间；将当前时间待管理区域中第n个待管理地块的土地类型，记为h1n；将当前时间待管理区域中第n个待管理地块的种植作物种类，记为h2n；将当前时间待管理区域中第n个待管理地块的种植作物时间位于的季度，记为h3n；

41、s4-2、根据h1n、h2n及h3n，匹配出土地类型为h1n的地块在季度为h3n时种植的作物为h1n时的最佳管理方案；

42、将匹配出的最佳管理方案，作为当前时间待管理区域中待管理地块的建议管理方案；所述建议管理方案包括施肥周期、施肥种类、单位施肥量、施水周期及单位施水量。

43、根据上述技术方案，所述步骤s5的具体过程如下：

44、将当前时间待管理区域中待管理地块的建议管理方案，与地图模型中对应的地块进行结合，输出可视化数据。

45、一种基于数字可视化的农业数据管理系统，该系统包括信息采集模块、信息处理模块和执行模块；

46、所述信息采集模块用于采集系统所需的信息；所述信息处理模块用于存储、分析及传输各模块的信息；所述执行模块用于执行信息处理模块的信息。

47、根据上述技术方案，所述信息采集模块包括历史信息单元和实时信息单元；

48、所述历史信息单元用于采集待管理区域中各地块的历史数据信息，所述实时信息单元用于采集待管理区域中各地块的实时数据信息。

49、根据上述技术方案，所述信息处理模块包括信息存储单元、信息分析单元和信息传输单元；

50、所述信息存储单元用于存储信息采集模块获取的信息；所述信息分析单元用于分析信息采集模块获取的信息；所述信息传输单元用于系统中各个模块的信息传输。

51、根据上述技术方案，所述执行模块包括建议推送单元和显示单元；

52、所述建议推送单元用于推送建议管理方案；所述显示单元用于显示待管理区域的管理信息。

53、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

54、本发明通过对不同农户及其地块的农业数据进行整合，打破了数据采集和数据分析之间存在的信息孤岛现象，同时，通过对不同农业数据进行分析，从各种不同管理方案中，筛选出最佳的管理方案，并通过不断的数据积累更新管理方案，提高了土地的利用率以及农业生产的效率。