一种设施叶类蔬菜的环境监测方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及系统工程，具体涉及一种设施叶类蔬菜的环境监测方法及系统。
【背景技术】
[0002]在物联网系统中，物联网传感器是对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，并通过固有协议，将数据信息传送给物联网终端处理，传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网中的感知和输入部分。物联网传感器核心技术包括RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)射频识别技术，MEMS (Microfabricat1n Process)微结构加工工艺技术，传感网技术，无线传感器网络技术和无线传感网络能量收集技术。
[0003]在该方案中，主要应用的是无线传感器网络技术(Wireless Sensor Network,WSN)，它是由部署在监测区域内大量微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。每个传感器节点对周围环境的光照、温度、湿度等信息进行搜集。
[0004]温室大棚的种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，同时也为农业种植户带来了理想的收益。但目前多数温室大棚都是人工管理，存在种植模式单一、管理不到位等问题，这就会引起多种病害的交叉传播和蔓延。
[0005]一方面，虽然微型传感器节点可以获取到特定的监测信息，但具体如何在温室中具体采用哪些种类的传感器并如何设置在温室中却是困扰温室管理者的一项问题。
[0006]另一方面，现有的物联网传感器的主要功能是监测环境中的各项参数，为了进一步获取作物的生长情况通常需要增设多种不同类型的传感器，这既使温室中传感器的设置问题变得更为复杂，同时还需要一系列的数据处理设备来进行辅助计算，不能直观而实时地使管理者获取到作物的生长情况。
【发明内容】
[0007]针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种设施叶类蔬菜的环境监测方法及系统，可以解决温室大棚中如何采用传感器并进行设置以实现全面实时监控的问题。
[0008]第一方面，本发明提供了一种设施叶类蔬菜的环境监测系统，包括:
[0009]根据植物株高设置在温室第一预设高度的空气温湿度传感器；
[0010]根据植物株高设置在温室第二预设高度的二氧化碳传感器以及光照传感器；
[0011]根据作物根系平均长度设置在预设深度的土壤温湿度传感器；
[0012]设置在温室顶部中央正对作物冠层的变焦摄像头；
[0013]设置在温室侧壁顶部的定焦摄像头；
[0014]在温室内，所述空气温湿度传感器、所述二氧化碳传感器、所述光照传感器以及所述土壤温湿度传感器与温室侧壁的距离大于等于一预设值；水平方向上，所述空气温湿度传感器和所述土壤温湿度传感器的设置间距小于等于所述光照传感器的设置间距的一半。
[0015]可选地，该系统还包括处理装置，该处理装置的信号输入端与所述空气温湿度传感器、所述土壤温湿度传感器、所述二氧化碳传感器、所述光照传感器、所述定焦摄像头以及所述变焦摄像头相连，该处理装置的信号输出端与所述变焦摄像头相连。
[0016]可选地，所述处理装置包括:
[0017]数据存储模块，用于以数据库的形式存储来自所述处理装置的信号输入端的数据；
[0018]实时监控模块，用于根据数据存储模块生成展示所述来自所述处理装置的信号输入端的数据的界面，并用于生成向所述处理装置的信号输出端输出的变焦摄像头控制信号。
[0019]可选地，所述处理装置还包括采集模块，所述采集模块用于每隔预设时间采集一次来自所述处理装置的信号输入端的数据，并传递给所述数据存储模块。
[0020]可选地，所述定焦摄像头和/或所述变焦摄像头以串口方式与所述处理装置连接。
[0021]可选地，所述变焦摄像头采用红外高速球型摄像机。
[0022]可选地，所述土壤温湿度传感器设置在作物根系平均长度的一倍和/或二倍的预设深度处。
[0023]可选地，所述空气温湿度传感器设置在温室高度的三分之一处和/或三分之二的第一预设高度处。
[0024]可选地，所述二氧化碳传感器以及所述光照传感器设置在温室高度的三分之二的第二预设高度处。
[0025]第二方面，本发明还提供了一种设施叶类蔬菜的环境监测方法，包括:
[0026]根据植物株高在温室第一预设高度处设置空气温湿度传感器；
[0027]根据植物株高在温室第二预设高度处设置二氧化碳传感器以及光照传感器；
[0028]根据作物根系平均长度在预设深度设置土壤温湿度传感器；
[0029]在温室顶部中央设置正对作物冠层的变焦摄像头；
[0030]在温室侧壁顶部设置定焦摄像头；
[0031]在温室内，所述空气温湿度传感器、所述二氧化碳传感器、所述光照传感器以及所述土壤温湿度传感器与温室侧壁的距离大于等于一预设值；水平方向上，所述空气温湿度传感器和所述土壤温湿度传感器的设置间距小于等于所述光照传感器的设置间距的一半。
[0032]由上述技术方案可知，本发明选定温室中对设施叶类蔬菜生长发育和病害情况影响较大的6项环境监测指标一一空气温湿度，土壤温湿度，二氧化碳浓度和光照强度，并结合定焦摄像头和变焦摄像头可以全面地覆盖温室中设施叶类蔬菜的环境信息。同时，在各传感器和摄像头的位置上针对温室环境和作物情况进行了符合实际应用情形的设置，可以充分保障环境监测的实时性和准确性。
[0033]当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0034]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1是本发明一个实施例中一种设施叶类蔬菜的环境监测系统的结构框图；
[0036]图2是本发明一个实施例中在温室内的竖直方向上设置传感器的位置示意图；
[0037]图3是本发明另一实施例中在温室内的竖直方向上设置传感器的位置示意图；
[0038]图4是本发明一个实施例中在温室内的水平方向上设置传感器的位置示意图；
[0039]图5是本发明一个实施例中在温室内的竖直方向设置变焦摄像头的位置示意图；
[0040]图6是本发明一个实施例中在温室内的水平方向设置传感器的位置示意图；
[0041]图7是本发明一个实施例中传感器数据观测的用户界面示意图；
[0042]图8是本发明一个实施例中摄像头图像采集的用户界面示意图；
[0043]图9是本发明一个实施例中一种设施叶类蔬菜的环境监测方法的步骤流程示意图。
【具体实施方式】
[0044]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045]图1是本发明一个实施例中一种设施叶类蔬菜的环境监测系统的结构框图。参见图1，该系统包括:空气温湿度传感器11、二氧化碳传感器12、光照传感器13、土壤温湿度传感器14、变焦摄像头15、定焦摄像头16。
[0046]可见，该系统选取了空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照强度、土壤温度和土壤湿度等6项环境监测指标，这6项环境监测指标是根据下述分析过程得到的:
[0047]设施叶类蔬菜较容易出现自身生长发育畸形或病害发生的问题，这直接或间接地制约蔬菜生长，与设施叶类蔬菜能够大幅度提高温室作物的单位面积产量和资源产出率、实现稳产高产，维持温室作物生产的可持续发展的初衷背道而驰。所以该系统从叶类蔬菜自身生长发育和病害发生两个方面具体分析影响设施叶类蔬菜生长的因素。
[0048]病害是制约温室蔬菜生产可持续发展的重要因子。随着蔬菜产业的发展，设施叶类蔬菜面积增加，病害的发生实现周年循环，老病害发生频率增加，新病害不断出现。经过调查，各类蔬菜上