本發(fā)明創(chuàng)造涉及農(nóng)業(yè)監(jiān)測領(lǐng)域，具體涉及一種有效的農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：農(nóng)業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著重要的地位，因此農(nóng)作物的生長情況不僅關(guān)系著人們的生活，還影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，農(nóng)作物的生長因其占地面積大，生長周期長等特點(diǎn)，使得人們無法隨時掌握其生長情況，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)大多采用人工監(jiān)測，但這種方式需要耗費(fèi)大量勞動力，而且對那些無法肉眼觀察的參數(shù)信息并不能很好的進(jìn)行全面的監(jiān)測，因此，開發(fā)一種能夠?qū)崟r有效的進(jìn)行全面的農(nóng)作物生長情況的監(jiān)測系統(tǒng)有著重要的社會價值。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種有效的農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種有效的農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和管理模塊；傳感器監(jiān)測模塊用于采集反映農(nóng)作物生長情況的參數(shù)信息，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊將采集到的原始數(shù)據(jù)發(fā)送給管理模塊，管理模塊對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并對農(nóng)作物的生長情況進(jìn)行評估。優(yōu)選地，還包括預(yù)警模塊，與管理模塊相連，用于根據(jù)管理模塊的評估結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括用于監(jiān)測農(nóng)作物生長的土壤環(huán)境的第一傳感器組件和用于監(jiān)測農(nóng)作物生長地面環(huán)境的第二傳感器組件，所述第一傳感器組件包括用于分別監(jiān)測土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值的傳感器，所述第二組傳感器組件包括用于分別監(jiān)測光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度的傳感器。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其采用遺傳算法尋找數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)路徑，定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的初始路徑是Di＝{d1,d2,…,dk},則算法中的適應(yīng)度函數(shù)定義為：其中，l(di)是路徑di的長度，e(di)是路徑di的能耗，α和θ分別是路徑di的長度和消耗的能量在適應(yīng)度函數(shù)中所占的權(quán)重，根據(jù)實踐選取α＝0.3，θ＝0.7；優(yōu)選地，所述管理模塊包括數(shù)據(jù)處理模塊和分析評估模塊，所述數(shù)據(jù)處理模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊連接，用于對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述分析評估模塊與數(shù)據(jù)處理模塊連接，用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分析評估農(nóng)作物的生長狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果為：設(shè)置傳感器監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和管理模塊，結(jié)構(gòu)簡單，靈活方便，主要通過傳感器監(jiān)測農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)信息，并根據(jù)采集的參數(shù)進(jìn)行處理，評估農(nóng)作物的生長環(huán)境情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時及時預(yù)警，方便用戶根據(jù)預(yù)警情況進(jìn)行相應(yīng)的措施。采用一種改進(jìn)的遺傳算法尋找網(wǎng)絡(luò)最佳傳輸路徑，既考慮了節(jié)點(diǎn)能耗又考慮了路徑的長度，能夠有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗。附圖說明利用附圖對發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明分析評估模塊結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：傳感器監(jiān)測模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2、管理模塊3、預(yù)警模塊4、數(shù)據(jù)處理模塊31、分析評估模塊32、土壤狀態(tài)評估單元321、表面環(huán)境評估單元322、綜合評估單元323。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1、圖2，本實施例的一種有效的農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)，包括傳感器監(jiān)測模塊1、數(shù)據(jù)傳輸模塊2和管理模塊3；傳感器監(jiān)測模塊1用于采集反映農(nóng)作物生長情況的參數(shù)信息，并通過數(shù)據(jù)傳輸模塊2將采集到的原始數(shù)據(jù)發(fā)送給管理模塊3，管理模塊3對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并對農(nóng)作物的生長情況進(jìn)行評估。優(yōu)選地，還包括預(yù)警模塊4，與管理模塊3相連，用于根據(jù)管理模塊3的評估結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警。優(yōu)選地，所述傳感器監(jiān)測模塊1包括用于監(jiān)測農(nóng)作物生長的土壤環(huán)境的第一傳感器組件和用于監(jiān)測農(nóng)作物生長的表面環(huán)境的第二傳感器組件，所述第一傳感器組件包括用于分別監(jiān)測土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值的傳感器，所述第二組傳感器組件包括用于分別監(jiān)測光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度的傳感器。本優(yōu)選實施例設(shè)置傳感器監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和管理模塊，結(jié)構(gòu)簡單，靈活方便，主要通過傳感器監(jiān)測農(nóng)作物生長的環(huán)境參數(shù)信息，并根據(jù)采集的參數(shù)進(jìn)行處理，評估農(nóng)作物的生長環(huán)境情況，當(dāng)出現(xiàn)異常時及時預(yù)警，方便用戶根據(jù)預(yù)警情況進(jìn)行相應(yīng)的措施。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其采用遺傳算法尋找數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖顑?yōu)路徑，定義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的初始路徑是Di＝{d1,d2,…,dk},則算法中的適應(yīng)度函數(shù)定義為：其中，l(di)是路徑di的長度，e(di)是路徑di的能耗，α和θ分別是路徑di的長度和消耗的能量在適應(yīng)度函數(shù)中所占的權(quán)重，根據(jù)實踐選取α＝0.3，θ＝0.7；本優(yōu)選實施例采用一種改進(jìn)的遺傳算法尋找最佳網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑，既考慮了節(jié)點(diǎn)能耗又考慮了路徑的長度，能夠有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)傳輸能耗，因此節(jié)約了農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)的能耗，增加了監(jiān)測系統(tǒng)的使用壽命。優(yōu)選地，所述管理模塊3包括數(shù)據(jù)處理模塊31和分析評估模塊32，所述數(shù)據(jù)處理模塊31與數(shù)據(jù)傳輸模塊2連接，用于對接收到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所述分析評估模塊32與數(shù)據(jù)處理模塊31連接，用于根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)分析評估農(nóng)作物的生長狀態(tài)。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊31用于對傳感器采集得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其主要包括數(shù)據(jù)修正和數(shù)據(jù)平均算法，設(shè)xj為j時刻采集得到的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正處理的修正公式為：其中，xj′為修正后的數(shù)據(jù)，xj為修正前的原始數(shù)據(jù)，T0為傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)溫度，t為傳感器使用時的實際環(huán)境溫度,S0為傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)濕度，s為傳感器使用時的實際環(huán)境濕度；對修正后的數(shù)據(jù)進(jìn)行平均處理：其中，n為3個小時內(nèi)采集得到的數(shù)據(jù)個數(shù)。本優(yōu)選實施例采用數(shù)據(jù)修正及加權(quán)平均算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在一定程度上增加了農(nóng)作物生長監(jiān)測系統(tǒng)的精確性。優(yōu)選地，所述分析評估模塊32包括土壤狀態(tài)評估單元321、表面環(huán)境評估單元322和綜合評估單元323。其中，所述土壤狀態(tài)評估單元321用于根據(jù)上述所得的土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值對影響農(nóng)作物生長的土壤情況進(jìn)行評估，具體包括：a.基于模糊算法建立土壤狀態(tài)評估單元，以土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值作為輸入變量，對各輸入變量設(shè)定上下限值，并根據(jù)各輸入量對土壤狀態(tài)的影響程度分別制定相應(yīng)的權(quán)重，對輸入變量定義相同的模糊狀態(tài)，即“高”、“正?！薄ⅰ暗汀?。以土壤狀態(tài)作為輸出量，對土壤狀態(tài)定義模糊狀態(tài)，即“優(yōu)秀”、“良好”、“正常”、“差”和“極差”；b.根據(jù)歷年數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，制定以土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值為依據(jù)來判斷土壤狀態(tài)的模糊規(guī)則；c.輸入變量值，當(dāng)變量值超出上下限范圍時，判定傳感器故障，當(dāng)變量值在范圍內(nèi)時，根據(jù)模糊規(guī)則推理得到各輸入變量在模糊集中的隸屬度，從而計算土壤狀態(tài)，設(shè)定第i時刻的土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值分別為t(i)、s(i)和o(i)，則土壤狀態(tài)R(i)的表達(dá)式：R(i)＝δ1τ(t)+δ2τ(s)+δ3τ(o)其中，δ1和τ(t)分別為土壤溫度t(i)的權(quán)重和隸屬度，δ2和τ(s)分別為土壤濕度s(i)的權(quán)重和隸屬度，δ3和τ(o)分別為土壤PH值o(i)的權(quán)重和隸屬度；本優(yōu)選實施例提供的基于模糊算法的土壤狀態(tài)評估單元321，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)對影響土壤狀態(tài)的土壤溫度、土壤濕度和土壤PH值的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用模糊評估模型評估土壤狀態(tài)，較好地處理了多因素、模糊性及主觀判斷等問題，有效的評估出農(nóng)作物生長的土壤狀態(tài)。優(yōu)選地，所述表面環(huán)境評估單元322，用于根據(jù)上述所得的光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度對農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行評估，具體包括：a.基于模糊算法建立表面環(huán)境評估單元，以光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度作為輸入變量，對各輸入變量設(shè)定上下限值，并根據(jù)各輸入量對影響農(nóng)作物生長的表面環(huán)境制定相應(yīng)的權(quán)重，對輸入變量定義相同的模糊狀態(tài)，即“很高”、“高”、“正常”、“低”、“很低”。以農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)作為輸出量，對表面環(huán)境狀態(tài)定義三個模糊狀態(tài)，即“優(yōu)秀”、“良好”、“正?！?、“差”和“極差”；b.根據(jù)歷年收集的監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，制定以光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度為依據(jù)推理農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)的規(guī)則表；c.輸入變量值，當(dāng)變量值超出上下限范圍時，判定傳感器故障，當(dāng)變量值在范圍內(nèi)時，根據(jù)模糊規(guī)則推理得到各輸入變量在模糊集中的隸屬度，從而計算農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)，設(shè)定第i時刻的光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度的值分別為g(i)、kt(i)和ks(i)，則表面環(huán)境狀態(tài)K(i)的表達(dá)式為：K(i)＝β1τ(g)+β2τ(kt)+β3τ(ks)其中，β1和τ(g)分別為光照強(qiáng)度g(i)的權(quán)重和隸屬度，β2和τ(kt)分別為空氣溫度kt(i)的權(quán)重和隸屬度,β3和τ(ks)分別為空氣濕度ks(i)的權(quán)重和隸屬度；本優(yōu)選實施例提供的基于模糊算法的表面環(huán)境評估單元322，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)對影響農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)的光照強(qiáng)度、空氣溫度和空氣濕度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用模糊評估模型評估農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)，較好地處理了多因素、模糊性及主觀判斷等問題，有效的對農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行評估。優(yōu)選地，所述綜合評估單元323，用于根據(jù)土壤狀態(tài)和表面環(huán)境狀態(tài)進(jìn)一步對農(nóng)作物生長的環(huán)境進(jìn)行綜合評價，定義農(nóng)作物生長環(huán)境的評估系數(shù)為：其中，α為農(nóng)作物生長環(huán)境的評估系數(shù)，R(i)為土壤狀態(tài)，K(i)為表面環(huán)境狀態(tài)。根據(jù)歷年的數(shù)據(jù)庫制定分界值f，根據(jù)農(nóng)作物生長環(huán)境的評估系數(shù)α與分界值f之間的關(guān)系定義劃分預(yù)警情況，具體為：等級劃分預(yù)警情況0.5f≤α≤0.8f農(nóng)作物生長環(huán)境正常，無預(yù)警0.8f<α≤1.1f農(nóng)作物生長環(huán)境差，藍(lán)色預(yù)警1.1f<α農(nóng)作物生長環(huán)境極差，紅色預(yù)警本優(yōu)選實施例提出的綜合評估單元323，根據(jù)上述評估所得的土壤狀態(tài)和農(nóng)作物生長的表面環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行農(nóng)作物生長狀態(tài)綜合評估，與現(xiàn)有技術(shù)相比，多參數(shù)、多模塊的評估模式，保證了評估結(jié)果的準(zhǔn)確性?；谏鲜鰧嵤├?，以小麥為例，根據(jù)數(shù)據(jù)庫中不同參數(shù)對小麥生長的影響進(jìn)行了一系列測試，以下是測試得到的評估結(jié)果：最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3