基于农业物联网的农业信息管理系统的制作方法

本发明涉及农业物联网，具体是基于农业物联网的农业信息管理系统。

背景技术：

1、农业对于人类有多方面极其重要的意义，农业是粮食生产的关键，为人类提供主要的食物来，物联网技术的快速发展，也为现代智慧农业的发展提供了助力，从而有利于规模化农业生产的进行，有利于降低种植成本，提升种植效率，是农业现阶段的发展趋势。目前蔬菜种植大棚中，为了方便管理，现有已存在通过物联网传感器技术实现自动灌溉，自动灌溉技术将成为未来发展的趋势。但目前只是采用普遍且简单的定时定量方式实现灌溉，每次灌溉的时间和灌溉量相同，并且根据人为经验判断是否需要灌溉，人为经验存在较大的个体差异和主观性，并未根据蔬菜作物的实际生长情况调整灌溉用水量，而蔬菜作物在不同的生长阶段，所需要的用水量是不同的。所以根据蔬菜作物的实际生长阶段，结合土壤湿度值来确定灌溉量，做出更科学合理的灌溉决策，提高蔬菜作物的产量和质量，对于蔬菜作物生长具有重大影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于农业物联网的农业信息管理系统，以解决现有技术中提出的的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、基于农业物联网的农业信息管理系统，包括时间比例范围计算模块、获取特征图像模块、灌溉土壤湿度值计算模块、需水系数计算模块和灌溉时长计算模块；

4、时间比例范围计算模块：目标地块上的目标作物在生长过程中包括若干生长阶段；时间比例范围计算模块用于采集目标作物的若干种植记录，对种植记录进行分析，得到每一生长阶段所占的时间比例范围；

5、获取特征图像模块：用于获取每一种植记录对应的监控视频，并根据预先设定的时间间隔，从每一监控视频中截取出若干张监控图像，并得到其中的所有特征图像；

6、灌溉土壤湿度值计算模块：用于获取每一特征图像对应的监控时刻，得到每一监控时刻对应的目标地块的土壤湿度值和目标作物的生长阶段，并对每一特征图像进行分析，得到每一生长阶段的灌溉土壤湿度值；

7、需水系数计算模块：用于采集目标作物的若干浇灌记录，并根据每一生长阶段的灌溉土壤湿度值，确定每一生长阶段的需水系数；

8、灌溉时长计算模块：用于将目标地块当前正在种植的作物作为待检测作物，根据每一生长阶段所占的时间比例范围，得到待检测作物当前的生长阶段；将目标地块当前的土壤湿度值，与当前的生长阶段对应的灌溉土壤湿度值进行对比，判断待检测作物是否需要灌溉，若需要灌溉，根据当前的生长阶段的需水系数，计算灌溉所需的灌溉时长。

9、进一步的，时间比例范围计算模块包括生长阶段获取单元、时刻比例计算单元和时间比例范围单元；

10、生长阶段获取单元：每一种植记录均包括种植日期和成熟日期，生长阶段获取单元用于将种植日期和成熟日期之间作为生长时间范围；获取某种植记录的种植日期和成熟日期之间的监控视频，并根据预先设定的时间间隔，从监控视频中获取d个监控图像，d>0，监控图像对应的时刻为生长时刻；获取某生长时刻对应的监控图像，并通过目标检测算法，从监控图像中随机识别cq株作物，cq>0；构建神经网络模型，通过神经网络模型得到每一株作物对应的生长阶段，进而得到每一生长阶段对应的作物总数，并根据作物总数量cq，得到每一生长阶段所占比例，并将比例最大值对应的生长阶段，作为某生长时刻的生长阶段；

11、时刻比例计算单元：用于得到特征图像某种植记录的每一生长时刻的生长阶段，并建立生长阶段集合b，其中，b={b1,b2,…,bd}，其中，b1、b2、…、bd分别为第1、2、…、d个生长时刻对应的生长阶段；其中，目标作物包括n个生长阶段，包括x个时刻比例，x=n-1；生长阶段b1为第1生长阶段，生长阶段b2为第n生长阶段，1≤n≤n，若n=1，则判断第1和第2生长时刻之间不存在时刻比例；若n=2，获取特征时刻=(t2-t1)/n，其中，t1为第1生长时刻，t2为第2生长时刻，并将特征时刻占生长时间范围的比例，作为时刻比例；若n=3，分别获取特征时刻=(t2-t1)/n和=2*(t2-t1)/n，并分别将特征时刻和占生长时间范围的比例，作为时刻比例；以此类推，若n=n，分别获取特征时刻=(t2-t1)/n、=2*(t2-t1)/n、…、=(n-1)*(t2-t1)/n，并分别将特征时刻、、…、占生长时间范围的比例，作为时刻比例；以此类推，得到某种植记录对应的所有时刻比例，进而得到每一种植记录对应的所有时刻比例；

12、蔬菜作物包括多种，包括黄瓜、番茄等作物，其中各个作物的生长阶段一般包括：发芽期、幼苗期、生长期、开花期和结果期；

13、时间比例范围单元：用于按照每一种植记录的开始种植时间先后顺序，得到第h个种植记录对应的特征权值为，其中，h为种植记录总数，1≤h≤h；根据每一种植记录对应的每一时刻比例，得到目标作物的第n生长阶段所占的时间比例范围为，其中，1≤n≤n，当n=1时，时间比例范围为；当n=n时，时间比例范围为，tr1为第h个种植记录对应的第n-1个时刻比例，tr2为第h个种植记录对应的第n个时刻比例，wh为第h个种植记录对应的特征权值。

14、不同种植记录对应的特征权值是不同的，主要是距离当前时间更近的种植记录的参考价值更大。

15、进一步的，获取特征图像模块包括特征作物叶片单元和特征图像单元；

16、特征作物叶片单元：用于获取某种植记录对应的监控视频，设定时间间隔为t0，得到以种植日期为起点，时间间隔为t0的若干帧监控图像；通过神经网络模型，从每一帧监控图像中随机识别若干作物叶片，并得到每一作物叶片在监控图像中的面积，将面积大于面积的作物叶片作为特征作物叶片；

17、特征图像单元：获取某特征作物叶片在某帧监控图像中的每一像素的灰度值，并将相同的灰度值进行汇集，得到每一灰度值所占比例，若所占比例最大值大于灰度比例阈值，且所述所占比例最大值对应的灰度值大于灰度值阈值，则将所述某特征作物叶片进行标记；进而得到标记的特征作物叶片占总特征作物叶片的特征叶片比例sw，若所述特征叶片比例sw＞sw0，sw0为叶片比例阈值，将所述某帧监控图像作为特征图像。

18、进一步的，灌溉土壤湿度值计算模块包括生长阶段单元和灌溉土壤湿度值单元；

19、生长阶段单元：用于获取某特征图像对应的某监控时刻，特征图像某监控时刻对应的土壤湿度值为fsm，并根据每一生长阶段所占的时间比例范围，得到特征图像某监控时刻对应的生长阶段gs；

20、灌溉土壤湿度值单元：用于根据某监控时刻对应的土壤湿度值fsm和生长阶段gs，以及某特征图像对应的特征叶片比例为sw特，若存在特征叶片比例sw特>sw0且土壤湿度值fsm<fsm0，其中，sw0为叶片比例阈值，fsm0为生长阶段gs对应的土壤湿度值阈值，将特征图像某特征图像进行标记，进而得到所有标记的特征图像；根据每一标记的特征图像对应的生长阶段，将相同生长阶段的特征图像归为一类，并将每一类中的最大土壤湿度值作为对应的生长阶段的灌溉土壤湿度值。

21、作物的各生长阶段所需的最佳湿度是不一样的，在发芽期，较高的湿度有助于种子吸水膨胀，促进发芽，一般相对湿度在70%-80%左右较为适宜。幼苗期，湿度需求相对降低，以防止湿度过高导致幼苗病害，通常适宜的相对湿度在60%-70%。营养生长旺盛期，不同作物的需求有所差异。例如，叶菜类作物可能需要相对较高的湿度，约60%-80%，以支持叶片的快速生长；而根茎类作物可能需要相对较低的湿度，在50%-70%，以促进根系的发育和防止根茎腐烂。开花期，湿度的控制较为关键，过高或过低都可能影响花芽分化和授粉，一般相对湿度在50%-60%较为合适。结果期，果实的发育需要一定的湿度条件，但也不能过高，通常在50%-70%之间。当然，灌溉土壤湿度值应小于适宜的最佳湿度的最低值；

22、进一步的，需水系数计算模块包括平均湿度变化速率单元和需水系数计算单元；

23、平均湿度变化速率单元：用于获取目标作物的若干浇灌记录，某浇灌记录包括浇灌时的生长阶段，以及根据浇灌结束时的目标地块的土壤湿度值和浇灌结束时间段tp后目标地块的土壤湿度值，得到某浇灌记录的土壤湿度变化值mcv，进而得到特征图像某浇灌记录的湿度变化速率rate=mcv/tp；根据特征图像某浇灌记录对应的生长阶段gs浇，以及特征图像生长阶段gs浇对应的所有浇灌记录，获取特征图像所有浇灌记录的湿度变化速率，相加求平均值得到特征图像生长阶段gs浇的平均湿度变化速率rate^；

24、在作物种植中，土壤湿度降低主要靠自然蒸发、作物吸收和渗透流失，而各个生长阶段的关于自然方面的自然蒸发和渗透流失的速率是基本相同的，而主要的区分靠的是作物吸收；各个生长阶段对应的作物吸收速率，用土壤湿度变化值来表示，而不同生长阶段的土壤湿度变化值是不一样的，比如在一天时间内，发芽期的作物需要的水分较多，土壤湿度从80%到70%，而幼苗期的作物需要的水分不如发芽期多，土壤湿度从65%到60%，虽然都是一天时间，但由于作物的需水量不一样，所以土壤湿度变化值也不同，发芽期的需水系数高于幼苗期的需水系数；

25、需水系数计算单元：用于根据生长阶段gs浇对应的平均湿度变化速率rate^，得到生长阶段gs浇对应的需水系数cwd=kcwd*rate^，其中，kcwd为生长阶段对应的需水系数相关权值。

26、进一步的，灌溉时长计算模块包括判断灌溉单元、特征灌溉时长单元和灌溉时长计算单元；

27、判断灌溉单元：用于根据待检测作物对应的开始种植时间，得到待检测作物对应的生长阶段gs待，获取待检测作物当前的土壤湿度值fsm待，若fsm待＜y，判断待检测作物需要灌溉，其中，y为生长阶段gs待对应的灌溉土壤湿度值；

28、特征灌溉时长单元：每一浇灌记录的灌溉时长相同，特征灌溉时长单元用于将浇灌记录对应的灌溉时长作为d0；若存在某种植记录gh`对应的某浇灌记录为lr`，某浇灌记录lr`对应的生长阶段为gs待，获取某浇灌记录lr`开始浇灌时刻的土壤湿度值fsmlr`，并将生长阶段gs待对应的灌溉土壤湿度值作为y，若fsmlr`＜y，获取特征图像某浇灌记录lr`浇灌结束时间段a后的土壤湿度值fsma，若fsma＜y，获取生长阶段gs待对应的特征灌溉时长td=k1*cwd0*d0，k1为第一特征系数，cwd0为生长阶段gs待对应的需水系数；若fsma≥y，获取生长阶段gs待对应的特征灌溉时长td=k2*cwd0*d0，k2为第二特征系数，其中，k1>k2；

29、灌溉时长计算单元：若待检测作物需要灌溉，灌溉时长单元用于根据土壤湿度值fsm待、生长阶段gs待对应的需水系数cwd0，以及特征灌溉时长td，判断待检测作物所需的灌溉时长为d时=k时*cwd0*td/fsm待，其中，k时为灌溉时长相关系数。

30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明公开了基于农业物联网的农业信息管理系统，包括：时间比例范围计算模块、获取特征图像模块、灌溉土壤湿度值计算模块、需水系数计算模块和灌溉时长计算模块；目标地块上的目标作物在生长过程中包括若干生长阶段，得到每一生长阶段所占的时间比例范围；将目标地块当前正在种植的作物作为待检测作物，根据每一生长阶段所占的时间比例范围，得到待检测作物当前的生长阶段，并根据目标地块当前的土壤湿度，判断是否需要灌溉，以及根据预先获取的当前的生长阶段的需水系数，计算灌溉所需的灌溉时长。本发明根据蔬菜作物的实际生长阶段，实现更合理的对作物进行灌溉，对于作物生长具有重大意义。