一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及系統(tǒng)工程，具體涉及一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)傳感器是對(duì)各種參量進(jìn)行信息采集和簡(jiǎn)單加工處理的設(shè)備，并通過(guò)固有協(xié)議，將數(shù)據(jù)信息傳送給物聯(lián)網(wǎng)終端處理，傳感器可以獨(dú)立存在，也可以與其他設(shè)備以一體方式呈現(xiàn)，但無(wú)論哪種方式，它都是物聯(lián)網(wǎng)中的感知和輸入部分。物聯(lián)網(wǎng)傳感器核心技術(shù)包括RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)射頻識(shí)別技術(shù)，MEMS (Microfabricat1n Process)微結(jié)構(gòu)加工工藝技術(shù)，傳感網(wǎng)技術(shù)，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)能量收集技術(shù)。
[0003]在該方案中，主要應(yīng)用的是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(Wireless Sensor Network,WSN)，它是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量微型傳感器節(jié)點(diǎn)組成，通過(guò)無(wú)線通信方式形成的一個(gè)多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)送給觀察者。大量傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)部或附近，能夠通過(guò)自組織方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)沿著其他傳感器節(jié)點(diǎn)逐跳地進(jìn)行傳輸，在傳輸過(guò)程中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可能被多個(gè)節(jié)點(diǎn)處理，經(jīng)過(guò)多跳后路由到匯聚節(jié)點(diǎn)，最后通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或衛(wèi)星到達(dá)管理節(jié)點(diǎn)。用戶通過(guò)管理節(jié)點(diǎn)對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和管理，發(fā)布監(jiān)測(cè)任務(wù)以及收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)周圍環(huán)境的光照、溫度、濕度等信息進(jìn)行搜集。
[0004]溫室大棚的種植為提高人們的生活水平帶來(lái)極大的便利，同時(shí)也為農(nóng)業(yè)種植戶帶來(lái)了理想的收益。但目前多數(shù)溫室大棚都是人工管理，存在種植模式單一、管理不到位等問(wèn)題，這就會(huì)引起多種病害的交叉?zhèn)鞑ズ吐印?br>[0005]一方面，雖然微型傳感器節(jié)點(diǎn)可以獲取到特定的監(jiān)測(cè)信息，但具體如何在溫室中具體采用哪些種類的傳感器并如何設(shè)置在溫室中卻是困擾溫室管理者的一項(xiàng)問(wèn)題。
[0006]另一方面，現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)傳感器的主要功能是監(jiān)測(cè)環(huán)境中的各項(xiàng)參數(shù)，為了進(jìn)一步獲取作物的生長(zhǎng)情況通常需要增設(shè)多種不同類型的傳感器，這既使溫室中傳感器的設(shè)置問(wèn)題變得更為復(fù)雜，同時(shí)還需要一系列的數(shù)據(jù)處理設(shè)備來(lái)進(jìn)行輔助計(jì)算，不能直觀而實(shí)時(shí)地使管理者獲取到作物的生長(zhǎng)情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法及系統(tǒng)，可以解決溫室大棚中如何采用傳感器并進(jìn)行設(shè)置以實(shí)現(xiàn)全面實(shí)時(shí)監(jiān)控的問(wèn)題。
[0008]第一方面，本發(fā)明提供了一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括:
[0009]根據(jù)植物株高設(shè)置在溫室第一預(yù)設(shè)高度的空氣溫濕度傳感器；
[0010]根據(jù)植物株高設(shè)置在溫室第二預(yù)設(shè)高度的二氧化碳傳感器以及光照傳感器；
[0011]根據(jù)作物根系平均長(zhǎng)度設(shè)置在預(yù)設(shè)深度的土壤溫濕度傳感器；
[0012]設(shè)置在溫室頂部中央正對(duì)作物冠層的變焦攝像頭；
[0013]設(shè)置在溫室側(cè)壁頂部的定焦攝像頭；
[0014]在溫室內(nèi)，所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器以及所述土壤溫濕度傳感器與溫室側(cè)壁的距離大于等于一預(yù)設(shè)值；水平方向上，所述空氣溫濕度傳感器和所述土壤溫濕度傳感器的設(shè)置間距小于等于所述光照傳感器的設(shè)置間距的一半。
[0015]可選地，該系統(tǒng)還包括處理裝置，該處理裝置的信號(hào)輸入端與所述空氣溫濕度傳感器、所述土壤溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器、所述定焦攝像頭以及所述變焦攝像頭相連，該處理裝置的信號(hào)輸出端與所述變焦攝像頭相連。
[0016]可選地，所述處理裝置包括:
[0017]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，用于以數(shù)據(jù)庫(kù)的形式存儲(chǔ)來(lái)自所述處理裝置的信號(hào)輸入端的數(shù)據(jù)；
[0018]實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊，用于根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊生成展示所述來(lái)自所述處理裝置的信號(hào)輸入端的數(shù)據(jù)的界面，并用于生成向所述處理裝置的信號(hào)輸出端輸出的變焦攝像頭控制信號(hào)。
[0019]可選地，所述處理裝置還包括采集模塊，所述采集模塊用于每隔預(yù)設(shè)時(shí)間采集一次來(lái)自所述處理裝置的信號(hào)輸入端的數(shù)據(jù)，并傳遞給所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。
[0020]可選地，所述定焦攝像頭和/或所述變焦攝像頭以串口方式與所述處理裝置連接。
[0021]可選地，所述變焦攝像頭采用紅外高速球型攝像機(jī)。
[0022]可選地，所述土壤溫濕度傳感器設(shè)置在作物根系平均長(zhǎng)度的一倍和/或二倍的預(yù)設(shè)深度處。
[0023]可選地，所述空氣溫濕度傳感器設(shè)置在溫室高度的三分之一處和/或三分之二的第一預(yù)設(shè)高度處。
[0024]可選地，所述二氧化碳傳感器以及所述光照傳感器設(shè)置在溫室高度的三分之二的第二預(yù)設(shè)高度處。
[0025]第二方面，本發(fā)明還提供了一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法，包括:
[0026]根據(jù)植物株高在溫室第一預(yù)設(shè)高度處設(shè)置空氣溫濕度傳感器；
[0027]根據(jù)植物株高在溫室第二預(yù)設(shè)高度處設(shè)置二氧化碳傳感器以及光照傳感器；
[0028]根據(jù)作物根系平均長(zhǎng)度在預(yù)設(shè)深度設(shè)置土壤溫濕度傳感器；
[0029]在溫室頂部中央設(shè)置正對(duì)作物冠層的變焦攝像頭；
[0030]在溫室側(cè)壁頂部設(shè)置定焦攝像頭；
[0031]在溫室內(nèi)，所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器以及所述土壤溫濕度傳感器與溫室側(cè)壁的距離大于等于一預(yù)設(shè)值；水平方向上，所述空氣溫濕度傳感器和所述土壤溫濕度傳感器的設(shè)置間距小于等于所述光照傳感器的設(shè)置間距的一半。
[0032]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明選定溫室中對(duì)設(shè)施葉類蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育和病害情況影響較大的6項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)一一空氣溫濕度，土壤溫濕度，二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度，并結(jié)合定焦攝像頭和變焦攝像頭可以全面地覆蓋溫室中設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境信息。同時(shí)，在各傳感器和攝像頭的位置上針對(duì)溫室環(huán)境和作物情況進(jìn)行了符合實(shí)際應(yīng)用情形的設(shè)置，可以充分保障環(huán)境監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
[0033]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0034]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0036]圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在溫室內(nèi)的豎直方向上設(shè)置傳感器的位置示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明另一實(shí)施例中在溫室內(nèi)的豎直方向上設(shè)置傳感器的位置示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在溫室內(nèi)的水平方向上設(shè)置傳感器的位置示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在溫室內(nèi)的豎直方向設(shè)置變焦攝像頭的位置示意圖；
[0040]圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中在溫室內(nèi)的水平方向設(shè)置傳感器的位置示意圖；
[0041]圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中傳感器數(shù)據(jù)觀測(cè)的用戶界面示意圖；
[0042]圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中攝像頭圖像采集的用戶界面示意圖；
[0043]圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)方法的步驟流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045]圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中一種設(shè)施葉類蔬菜的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。參見(jiàn)圖1，該系統(tǒng)包括:空氣溫濕度傳感器11、二氧化碳傳感器12、光照傳感器13、土壤溫濕度傳感器14、變焦攝像頭15、定焦攝像頭16。
[0046]可見(jiàn)，該系統(tǒng)選取了空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度、土壤溫度和土壤濕度等6項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)，這6項(xiàng)環(huán)境監(jiān)測(cè)指標(biāo)是根據(jù)下述分析過(guò)程得到的:
[0047]設(shè)施葉類蔬菜較容易出現(xiàn)自身生長(zhǎng)發(fā)育畸形或病害發(fā)生的問(wèn)題，這直接或間接地制約蔬菜生長(zhǎng)，與設(shè)施葉類蔬菜能夠大幅度提高溫室作物的單位面積產(chǎn)量和資源產(chǎn)出率、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，維持溫室作物生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展的初衷背道而馳。所以該系統(tǒng)從葉類蔬菜自身生長(zhǎng)發(fā)育和病害發(fā)生兩個(gè)方面具體分析影響設(shè)施葉類蔬菜生長(zhǎng)的因素。
[0048]病害是制約溫室蔬菜生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要因子。隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，設(shè)施葉類蔬菜面積增加，病害的發(fā)生實(shí)現(xiàn)周年循環(huán)，老病害發(fā)生頻率增加，新病害不斷出現(xiàn)。經(jīng)過(guò)調(diào)查，各類蔬菜上