一种基于大数据的果园管理系统的制作方法

本发明涉及农业信息化技术领域，尤其是涉及一种基于大数据的果园管理系统。

背景技术：

我国是世界果品生产和消费大国，苹果、梨、桃、李、荔枝、猕猴桃等水果的栽种面积均居世界首位，在我国的许多地区，果树产业已成为当地的支柱产业，为当地农业增效、农民增收，甚至是精准扶贫和脱贫致富做出了巨大贡献。尽管我国水果的种植面积和产量大、品种多，但大多数果园管理粗放落后，严重影响了水果的品质和销售价格，严重影响了我国农产品的良性发展。

随着我国城镇化进程的推进和农村产业结构的调整，大量农村劳动力进入城市，农村劳动力短缺、劳动力成本快速上升等问题凸显，因此，农业机械化、智能化是未来农业发展的必由之路。

专利《基于无线传感器网络的果园种植监测系统》（cn201711425774.9）、专利《生态果园智能监控系统》（cn201610057224.5）、《一种采集果园环境信息的方法》（cn201710269540.3）、《一种果园环境喷药作业信息自动记录装置和方法》（201410601441.7）、《一种果园喷雾机位置识别方法与系统》（cn201410458357.4）、《一种基于无人机的果园监测系统》（cn201710453476.4）、《一种基于物联网实时数据采集以nfc认证的农产品溯源方法》（cn201810454321.7）、《一种猕猴桃果园精准管理系统》（cn201110187044.6）、《一种用于果园作业的自主导航装置》（cn201520677608.8）、《一种用于智能农业的果园环境监测系统（cn201810138490）》分别提出了对果园的监控、数据采集、位置识别以及溯源的方法和手段，但都存在以下几个方面的缺陷：

（1）精确程度不够，收集记录的数据不准确，导致检测值与实际值存在较大偏差；

（2）没有利用大数据、专家系统为其提供服务，智能化程度不高，从而导致难于推广应用；

（3）生产过程、政府管理、产品销售未能进行有效整合，各自独立，分散管理，数据不能共享，且不能实行有效快速联动；

（4）尽管建立了特色农产品的溯源系统，系统也包括了产品从采收、加工、运输、仓储和流通的各环节信息，但缺乏产品的生产全过程信息的详尽追溯。

专利《基于无线传感器网络的果园种植监测系统》（cn201711425774.9）、专利《生态果园智能监控系统》（cn201610057224.5）、《一种采集果园环境信息的方法》（cn201710269540.3）、《一种果园环境喷药作业信息自动记录装置和方法》（201410601441.7）、《一种果园喷雾机位置识别方法与系统》（cn201410458357.4）、《一种基于无人机的果园监测系统》（cn201710453476.4）、《一种基于物联网实时数据采集以nfc认证的农产品溯源方法》（cn201810454321.7）、《一种猕猴桃果园精准管理系统》（cn201110187044.6）、《一种用于果园作业的自主导航装置》（cn201520677608.8）、《一种用于智能农业的果园环境监测系统（cn201810138490）》分别提出了对果园的监控、数据采集、位置识别以及溯源的方法和手段，但都存在以下几个方面的缺陷：

（1）精确程度不够，收集记录的数据不准确，导致检测值与实际值存在较大偏差；

（2）没有利用大数据、专家系统为其提供服务，智能化程度不高，从而导致难于推广应用；

（3）生产过程、政府管理、产品销售未能进行有效整合，各自独立，分散管理，数据不能共享，且不能实行有效快速联动；

（4）尽管建立了特色农产品的溯源系统，系统也包括了产品从采收、加工、运输、仓储和流通的各环节信息，但缺乏产品的生产全过程信息的详尽追溯。

基于上述原因，本发明专利基于rfid技术，提出以单株果树为管理对象，利用zigbee物联网技术，通过采集果树生长的环境条件、记录生产管理过程，形成单株果树的生产溯源信息库，为果树进行生产管理的溯源提供基础数据；利用大数据平台和专家系统，为其生产管理过程提供科学依据而达到智能化；将生产者、管理机关、商户、消费者集于一体，实现数据共享。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种基于大数据的果园管理系统，包括：rfid电子标签、数据采集系统、zigbee路由器、zigbee协调器、internet网络、云计算平台、云存储平台和终端用户平台。

进一步的，所述数据采集系统是采用模块化设计，便于系统扩展和功能添加，由传感器模块、cc2530微处理器、rfid读写模块、rf天线和usb接口组成；所述传感器模块包含co2传感器、光照传感器、土壤ph值传感器、温湿度一体传感器、土壤导电率传感器、雨量传感器和ccd图像传感器，采集环境参数信息，为果园管理提供服务；所述cc2530微处理器的i/o口分别与co2传感器、光照传感器、土壤ph值传感器、温湿度一体传感器、土壤导电率传感器、雨量传感器、ccd图像传感器、rfid读写模块、rf天线和usb接口连接。

进一步的，所述cc2530微处理器通过co2传感器、光照传感器、土壤ph值传感器、温湿度一体传感器、土壤导电率传感器、雨量传感器获得环境参数信息，通过ccd图像传感器获得果树的图像信息，usb接口用于方便功能添加；rfid读写模块在其信号覆盖范围内与安装在果园果树上的rfid电子标签进行读写操作，获取精确到每棵树的身份信息而实现定位与标识，实现精细化管理；cc2530微处理器将获得的所有数据，从rf天线输出，rf天线利用zigbee无线网络技术，上传至上一级zigbee路由器，然后再传送至zigbee协调器，zigbee协调器通过gprs移动网络技术上传到internet网络，再由internet网络上传到云计算平台。

进一步的，所述云计算平台由大数据数据库、信息处理系统、信息管理系统、决策支持系统、专家系统和溯源系统六个子系统构成，且这六个子系统相互连接，可以实现数据的互联互通，达到数据共享的目的，其中，大数据数据库是与果园系统相关的数据库，包括数据的挖掘；信息处理系统实现对上传来的数据的获取、初步储存、原始加工、发布和标识；信息管理系统是对信息管理系统提供的数据进行整理分析、资源配置、信息检索提供平台；决策支持系统包括如投资决策、效益分析、产品规划等，以信息处理系统、信息管理系统提供的数据为基础，以大数据数据库提供的数据为依据，整个决策过程智能化；专家系统是为整个果园的生产过程管理、流通销售提供智能化的支持；溯源系统是果品生产过程的溯源。

进一步的，所述终端用户平台由果园旅游管理平台、果园现场管理平台、电商平台和政府管理平台四个子平台组成，各子平台相互连接，数据共享；其中，果园旅游管理平台是利用果园中的rfid定位技术，实现对果园景区游览提供支持；果园现场管理平台是记录果园的基本信息、人财物的管理以及生产过程的管理，依据云计算平台提供的信息，实现果园标准化科学化管理，并将所有操作过程进行记录且上传云计算平台；政府管理平台是对其辖区内的果园进行实时监管，并提供技术指导和预警，同时也可以利用云计算平台中的决策支持系统，对辖区的产业发展提供决策支持。

进一步的，所述internet网络与zigbee协调器、云计算平台、云存储平台和终端用户平台连接并可进行通信，即internet网络与zigbee协调器、云计算平台和终端用户平台可进行双向通信，而internet网络与云存储平台只能进行单向通信；所述云计算平台与云存储平台直接连接，并可进行读写操作的双向通信。

进一步的，所述的rfid电子标签是永久固定在果园的每一颗果树上，用以对该果树进行唯一的身份识别，存储该果树的必要信息，实现精确到每棵树的精细化管理。

进一步的，所述zigbee协调器通过zigbee无线网络技术与zigbee路由器连接，zigbee路由器通过gprs移动网络技术与internet网络连接。

进一步的，所述数据采集系统分别与rfid电子标签和zigbee路由器连接，数据采集系统通过rf射频无线通信技术与rfid电子标签连接，实现双向通信；数据采集系统通过zigbee无线网络技术与zigbee路由器连接，并可双向通信。

进一步的，所述数据采集系统在一个果园中安装有多个，即每5～10米安装一个，目的是要使数据采集系统中的rfid读写模块通过rf射频无线输出的信号覆盖临近安装在果树上的rfid电子标签，可靠连接通信。所述zigbee路由器在一个果园中安装有多个，即每50～100米安装一个，形成拓扑的网络结构，目的是使相邻的zigbee路由器发射的信号能相互覆盖，可靠连接通信。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）在云计算平台集成了大数据数据库、信息处理系统、信息管理系统、决策支持系统、专家系统和溯源系统，将使果园管理系统科学化、智能化；

（2）终端用户平台集成了果园旅游管理平台、果园现场管理平台、电商平台和政府管理平台后，将果园现场、政府管理机构、消费者、为果园服务的电商企业连为一体，方便实现数据共享和联动，大大降低生产管理成本，提高效率；

（3）融合rfid技术和zigbee技术，以单株果树为管理对象，并通过现代化的手段，为果园精细化管理提供支持，为水果产品生产过程溯源提供了基础数据，完整了我国农产品的溯源系统。

附图说明

图1是本发明的系统连接图；

图2是本发明的数据采集系统连接图；

图3是本发明的云计算平台构成图；

图4是本发明的终端用户平台构成图。

其中：1为rfid电子标签，2为数据采集系统，2.1为传感器模块，2.1.1为co2传感器，2.1.2为光照传感器，2.1.3为土壤ph值传感器，2.1.4为温湿度一体传感器，2.1.5为土壤导电率传感器，2.1.6为雨量传感器，2.1.7为ccd图像传感器，2.2为cc2530微处理器，2.3为rfid读写模块，2.4为rf天线，2.5为usb接口，3为zigbee路由器，4为zigbee协调器，5为internet网络，6为云计算平台，6.1为大数据数据库，6.2为信息处理系统，6.3为信息管理系统，6.4为决策支持系统，6.5为专家系统，6.6为溯源系统，7为云存储平台，8为终端用户平台，8.1为果园旅游管理平台，8.2果园现场管理平台，8.3为电商平台，8.4为政府管理平台。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。

如图1所示，一种基于大数据的果园管理系统，包括：rfid电子标签1、数据采集系统2、zigbee路由器3、zigbee协调器4、internet网络5、云计算平台6、云存储平台7和终端用户平台8。

其中，数据采集系统2分别与rfid电子标签1和zigbee路由器3连接，数据采集系统2利用rf射频无线通信技术与rfid电子标签1通信连接，并进行数据交换，数据采集系统2利用zigbee无线网络技术与zigbee路由器3通信连接，并进行数据交换。

其中，zigbee协调器4通过zigbee无线网络技术与zigbee路由器3连接，通过gprs移动网络技术与internet网络5连接，实现数据信息的相互交换。

其中，rfid电子标签1是永久固定在果园的每一颗果树上，用以对该果树进行唯一的身份定位和标识，并存储该果树的必要信息。

其中internet网络5与云计算平台6、云存储平台7和终端用户平台8连接，且internet网络5与云计算平台6和终端用户平台8是双向通信，而与云存储平台7是单向通信；云计算平台6和云存储平台7直接连接，并可以双向通信。

如图2所示，数据采集系统2是由传感器模块2.1、cc2530微处理器2.2、rfid读写模块2.3、rf天线2.4和usb接口2.5组成。其中传感器模块2.1包含co2传感器2.1.1、光照传感器2.1.2、土壤ph值传感器2.1.3、温湿度一体传感器2.1.4、土壤导电率传感器2.1.5、雨量传感器2.1.6和ccd图像传感器2.1.7，cc2530微处理器2.2的i/o口分别与co2传感器2.1.1、光照传感器2.1.2、土壤ph值传感器2.1.3、温湿度一体传感器2.1.4、土壤导电率传感器2.1.5、雨量传感器2.1.6连接，其目的是采集果树周围环境参数信息；cc2530微处理器2.2的i/o口与ccd图像传感器2.1.7连接，其目的是通过图像信息了解果园实时现场状态，了解果树的生长状态；cc2530微处理器2.2的i/o口与rfid读写模块2.3连接，其目的是与其信号覆盖范围内rfid电子标签1进行数据交换，实现对果树的精确定位和身份识别、cc2530微处理器2.2的i/o口与rf天线2.4连接，其目是实现所有数据的无线上传和下达；cc2530微处理器2.2的i/o口与usb接口2.5连接，其目的是使数据采集系统2具有方便的功能拓展数据采集系统2在一个果园中安装有多个，每5～10米安装一个，目的是要使数据采集系统2中的rfid读写模块2.3通过rf天线2.4输出的无线信号覆盖临近安装在果树上的rfid电子标签1，可靠连接通信。

zigbee路由器3在一个果园中安装有多个，每50～100米安装一个，形成拓扑的网络结构，目的是使相邻的zigbee路由器3发射的无线信号能相互覆盖，可靠连接通信。

如图3所示，云计算平台6由大数据数据库6.1、信息处理系统6.2、信息管理系统6.3、决策支持系统6.4、专家系统6.5和溯源系统6.6六个子系统构成，且这六个子系统相互连接，共享数据。

如图4所示，终端用户平台8由果园旅游管理平台8.1、果园现场管理平台8.2、电商平台8.3和政府管理平台8.4四个子平台组成，各子平台相互连接，可通过internet网络5访问大数据数据库6.1，调用相关数据和数据共享。

本果园管理系统工作时，首先通过数据采集系统2中的rfid读写模块2.3与其相邻的rfid电子标签1进行通信，实现果树和数据采集系统2的精确定位，同时数据采集系统2收集传感器模块2.1中上传的实时数据，依据rfid电子标签1的定位进行相应标记后，通过rf天线2.4无线输出，借助于zigbee技术上传至上一级zigbee路由器3，然后再由zigbee路由器3上传至其上一级zigbee路由器，这样逐级传输，最后传送至zigbee协调器4，zigbee协调器4的数据通过gprs移动网络技术上传internet网络5，再由internet网络5上传至云计算平台6，与此同时，果园现场管理平台8.2将其基本信息以及生产管理过程数据一同上传至云计算平台6，对这些数据进行分类、加工、数据挖掘和共享大数据等，成为更为精准的数据，储存在云存储平台7，并同时向果园现场管理平台8.2反馈智能管理策略和方法，果园现场管理平台8.2再将执行过程和结果上传至云计算平台6，如此反复。终端用户平台8通过internet网络5获取相关数据，使整过果园管理相对透明化和智能化。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。