[發明專利]一種利用物聯網技術進行水稻干物質預測的系統

在審

• 申請號: 201710730247.2
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107330570A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 許國棟;樊云霜;張阜文;李光林
• 申請（專利權）人: 成都烈風網絡科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;H04L29/08;G01D21/02;G06T7/00
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙)51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及監控領域，具體的，涉及一種利用物聯網技術進行水稻干物質預測的系統。

背景技術

在傳統的農業專家系統中，通常實現的目的在于對于環境的監控，或者簡單的對某些物質含量進行預測，但是，都存在一個問題：功能單一、預測精度低。

而實際上，農業技術人員對產量的預測精度高求很高，需要根據實際的產量進行產品預售，如果預測的數值偏差過大，將會為農業技術人員及企業帶來巨大的經濟損失。

為此，本發明為克服上述問題，提出一種利用物聯網技術進行水稻干物質預測的系統。

發明內容

本發明中提出了一種利用物聯網技術進行水稻干物質預測的系統，其特征在于，所述系統包含傳感器網絡、監控單元、信息發送/接收單元，

所述傳感器網絡，被配置用于采集環境信息和植物的狀態信息；

所述信號發送/接收單元，被配置用于實現傳感器網絡與監控單元的信息橋接；

監控單元，被配置用于根據傳感器網絡的數據進行實時和歷史環境監測，以及根據傳感器網絡獲取的數據進行干物質含量的預測。

優選的，在監控單元中，預先設置了所有傳感器參數與干物質含量的數學模型。

優選的，所述系統還包括信號調理單元，用于傳感器信號的調理，設置于傳感器網絡與監控單元之間。

優選的，所述傳感器網絡由若干傳感器組成，各傳感器具備無線傳輸功能，傳感器的數量和位置，與面積、水稻株數、地勢土壤類別、取樣監測值的方差有關，所述取樣監測值為各類傳感器采集的數值。

優選的，所述傳感器的數量確定方式為：

將種植區域模塊化，根據傳感器數量與面積、水稻株數、地勢土壤類別、取樣監測值的方差之間的數學模型，確定傳感器的數量，再將傳感器在該區域均勻分布設置。

優選的，所述傳感器網絡中的傳感器包括：大氣溫濕度傳感器、土壤溫濕度傳感器、土壤張力傳感器、土壤EC值傳感器、光照度監測傳感器、CO2濃度傳感器、O2濃度傳感器、土壤PH值傳感器、水質PH值傳感器、水壓傳感器、液位傳感器、土壤鹽分傳感器，系統根據所述傳感器的檢測數值對干物質含量進行預測。

優選的，所述傳感器網絡中的傳感器還包括：水中溶氧量傳感器、電導率傳感器，系統根據所述傳感器的檢測數值所述對干物質含量進行預測。

優選的，所述傳感器還包括病蟲害傳感器，所述病蟲害傳感器包含攝像頭，病蟲害傳感器后端還連接有圖像處理裝置，此時，可將圖像處理裝置視為信號調理單元的一部分。

優選的，所述圖像處理裝置獲取攝像頭采集的圖像，圖像處理裝置將圖像二值化，在根據灰度判斷病蟲害面積，根據病蟲害面積與圖像面積的大小，確定病蟲害程度，再將病蟲害程度作為影響干物質含量的輸入量。

優選的，所述傳感器還包括天氣傳感器，用于捕獲未來的天氣狀況，所述天氣狀況涉及風速、風向、降雨量。

優選的，所述系統可以根據未來的天氣狀況，結合水稻的當前狀態，進行前向預測，若預測的干物質含量呈現減少趨勢、且減少數量超過預設閾值時，進行預警。

優選的，在實時監測時，對于未來的數據參數，采用如下方式之一填充：

1）平均值填充：根據以往數據對應每個時間點的參數取平均值，賦給該時間點，以此補全未來幾個月缺失的參數。

2）就近補齊：找到以前的對象中與該對象最相似的對象，然后用這個相似對象的相對應時間點的值來補充。該方法的前提是需要在至少一段時間后才能開始預測，因為只有積累一定時間段的參數后才能用于找到相似對象。例如，計算當前對象前期的數據，與歷史數據中相同時間段的數據進行相似性判斷，根據相似性的結果選擇歷史數據，并將其填充到未來的數據。

3）迭代緩存數據：基于以往緩存的數據，運用一定參考指標，對緩存的數據取時間窗，以補全將來的數據。

優選的，所述系統還包括執行單元，用于對環境參數進行調節。

在監測單元中，預設了理想的干物質含量，當預測干物質含量與理想的干物質含量偏差大于一定閾值時，以最小化預測干物質含量與理想的干物質含量為目標函數，將所有傳感器參數與干物質含量的數學模型、傳感器的實際取值范圍為約束，進行環境信息和狀態信息尋優，并據此調節執行單元動作。

優選的，系統中還包括時間檢測單元，將時間監測單元與天氣傳感器相結合，考慮節氣對水稻產量的影響，將特定時間的天氣也作為數學模型輸入的一部分。