一种智能农业大棚管理系统的制作方法

本发明涉及智能农业技术领域，具体的是一种智能农业大棚管理系统。

背景技术：

智能科技发展到现阶段的科技水平已经有了一套完全的管理体系，但是这种管理体系主要应用在服务业和工业，对农业的智能化科技发展因为农作物对大自然环境的依赖，一直处于停滞不前的状态。

生态大棚的出现让科技农业进步一能够得到实现，但是现有的智能科技农业目前仅仅停留在对大棚农作物的批量施肥、批量防虫害为主，这种方式只是让收大自然影响大的因素得到人为的控制，使农作的生长更加符合人们的需求，并不能对单个的农作物进行有效的管理和根据农作物生长的水肥不同差别处理。在靠经验意识为主的农业种植中，没有对农作物生长的状态进行云端数据收集，相对于往年的种植生长情况没有一个教科书式完全的参考对比，更没有对农作物生长的关键因素肥料、水分和光照的有效调节管理。因此，如何改善智能科技与传统农业融合难，农作物的生长缺少有效的监控，对农作物的病虫害反应不及时，受害面积不容易确定，对生长缓慢的农作物植株不能区别对待，统一的施肥处理手段导致农作物生长层次不齐，对肥料，水量和光照的相互配合不完善，不能有效促进农作物生长是本发明需要解决的问题。

技术实现要素：

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种智能农业大棚管理系统，改善智能科技与传统农业融合难，农作物的生长缺少有效的监控，对农作物的病虫害反应不及时，受害面积不容易确定，对生长缓慢的农作物植株不能区别对待，统一的施肥处理手段导致农作物生长层次不齐，对肥料，水量和光照的相互配合不完善，不能有效促进农作物生长的缺点。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种智能农业大棚管理系统，包括云数据模块、生长检测模块、信息反馈模块、对比模块、差别施肥模块、水分补给模块、光照调节模块、病虫害检测模块、智能控制模块、显示模块、分析模块、电源模块；

其中，所述云数据模块用于记录和存储农作物生长高度、施肥次数与施肥量、水分持续时间与水量、光照时间与光照强度，所述对比模块用于现有种植农作物与往年相同农作物同时期生长数据实时对比，所述分析模块用于对现有种植农作物每一株的生长情况做对比分析，并且与同时期不同大棚种植的相同农作物做整体分析；

其中，所述病虫害检测模块通过对农作物表面精细牌照对比连续性判定该株农作物是否有病虫害的侵蚀，所述生长检测模块通过对农作物植株的生长高度、投影面积和植株的红外光谱检测农作物的生长状态，具体检测过程如下：

步骤一、通过侧立面相机对种植的农作物进行拍照，得到侧面农作物的投影照片，农作物植株照片在照片虚拟高度测量尺上的高度即为农作物此刻生长高度，该虚拟测量尺与实际测量尺1:1设置；

步骤二、通过顶部相机对种植的农作物进行牌照，得到俯视的农作物投影，对农作物植株的投影照片进行以植株杆为圆心，植株叶片为边缘的圆，测量该距离的直径，并且将农作物植株投影，得到俯视投影植株的面积，记录最大和最小的直径以及投影面积a；

步骤三、将步骤一中所拍摄的侧面农作物植株投影，得到侧面投影植株的面积，记录该侧面投影面积b；

步骤四、将红外发生器对一排农作物植株进行红外光的照射，以波长λ为横坐标，以透光率t％为纵坐标进行光谱的记录。

所述λ用于表示吸收峰的位置，t％用于表示吸收强度。

其中，所述信息反馈模块用于农作物植株生长情况信息的收集，对生长迅速，生长缓慢的农作物植株信息反馈到显示模块，通过显示模块对生长异常的农作物植株进行人工判定和标记，标记生长异常的农作物植株信息传送到智能控制模块，智能控制模块对生长异常的农作物植株进行差别性控制施肥，水分和光照，具体处理过程如下：

步骤s1、将生长迅速的农作物植株通过差别施肥模块由原来施肥量的一个分量减少到原来分量的五分之一，水分量和光照量不变，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

步骤s2、将生长缓慢的农作物植株进行茎叶分类，根据投影a和投影b的分析模块将茎叶分为茎秆生长缺陷和叶片生长缺陷；

步骤s3、将步骤s2中茎秆生长缺陷传输到显示模块，显示模块中显示茎秆生长缺陷的植株茎秆与平均长势的植株茎秆粗细的差值，将差值的平均日生长数据显示，由差别施肥模块根据茎秆粗细差值在1-1.5倍之间的施肥量施肥，水分补给模块和光照调节模块保持充足，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

步骤s4、将步骤s2中叶片生长缺陷传输到显示模块，显示模块中显示叶片生长缺陷的植株叶片与平均叶片长势在长度和宽度方向的差值，将差值的平均日生长数据显示，由光照调节模块根据叶片的大小差别将光照时间延长1-1.2倍，光照强度增加1-1.4倍，差别施肥模块和水分补给模块保持充足，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

所述电源模块将农作物植株信息传递到各处理和记录模块，并且电源模块供给智能农业大棚的电力输入。

作为本发明进一步的方案，所述差别施肥模块将并排设置的施肥管道插入到农作物植株下方距离土壤面1厘米的位置，肥料与天然水混合成混合物充斥在传输管道中，施肥管道焊接安装在传输管道上，传输管道与施肥管道之间肥料通过流量阀控制，流量阀接入到智能控制模块中，具体过程如下：

ss1、生长检测模块将植株的实时检测信息收集并且传递对比模块中与正常的植株进行逐项的数据对比，并且将对比的结果传递至分析模块；

ss2、分析模块将对比模块得出的区别性生长特征，通过从云数据模块采集的大数据作出精准的肥料营养的缺失和过剩以及肥料是否合适现在的种植物的判断，并且将该判断反向传递给对比模块做对比，确定最终的结果；

ss3、分析模块将最终的结果传递至智能控制模块，智能控制模块与显示模块分享数据，显示模块将分析模块的分析过程和结果显示，操作人员对系统的结果做出最后的确认，操作人员同意分析模块分析结果则点击确认指令，操作人员不同意则将所有数据保存并重新收集新的植株数据做出分析，与之前的分析结果对比得出最合适的方案；

ss4、智能控制模块得到显示模块最终的确认指令后，开始根据数据的显示控制差别施肥模块进行差别性的施肥作业。

作为本发明进一步的方案，所述水分补给模块中安装有水位监测和土壤水分测量，土壤水分测量在喜水类的农作物水分高于土壤时自动关闭，水位监测打开监测水位距离土壤表面的高度；当水位等于和低于土壤表面的时，水位监测关闭，土壤水分测量打开，土壤水分测量实时检测土壤水分，保持农作物植株水分的充足供给；水分补给模块的前序部分采集信息、分析结果方式与差别施肥模块相同。

作为本发明进一步的方案，所述光照调节模块包括光照时间和光照强度，光照时间通过遮阳布和仿太阳光灯的相互配合，当太阳光照充足时减少光照时间通过遮阳布的遮挡，当太阳光不充足和需要增加光照时间时，将仿太阳光灯打开对准需要增加光照时间的农作物植株，保持充足的光照时间；光照调节模块的前序部分采集信息、分析结果方式与差别施肥模块相同；

所述光照调节模块需要降低光照强度时，遮阳布升起对太阳光照进行弱化处理，当光照调节模块需要加强光照强度时，在太阳光下同时打开仿太阳光灯，使光照强度增加，并且仿太阳光灯的光照强度可调节，根据不同农作物植株的需求调整光照强度。

作为本发明进一步的方案，所述智能控制模块包括信息收集、云数据对比、显示差异、计算生长速度和指令发出；智能控制模块将信息收集与云数据对比差异，将此差异显示在显示模块上，并且通过计算生长速度将农作物植株的日生长情况量化和取平均值，通过人工操作确认的指令发出，智能控制差别施肥模块、水分补给模块和光照调节模块。

作为本发明进一步的方案，所述显示模块用于显示全部农作物植株的照片、投影、生长信息和生长差异，对比模块和分析模块将数据的对比分析结果显示，经过操作人员的确定后智能控制模块启动，操作人员对对比模块和分析模块得出的有误数据进行修改，并且记录这一操作过程。

本发明的有益效果：

1、该智能农业大棚管理系统通过生长检测模块将所有的农作物植株的生长信息每隔三天拍照上传到云数据模块，每周对所有的农作物生长情况通过对比模块和分析模块做一次全面的长势判断，并且将生长情况高于和低于标准范围的单个农作物植株单独提出，并且将对比数据和照片传送到显示模块。

2、显示模块通过人的判定确定智能农业判定的农作物长势存在问题，将该信息传递给智能控制模块，智能控制模块通过命令的方式控制差别施肥模块、水分补给模块、光照调节模块，将需要差别对待的农作物植株调节肥料和光照的供给，水分补给模块对所有的农作物水分充分补给，使农作物处于不缺水的生长状态下。

3、病虫害检测模块对农作物的表面病虫害做实时的检测，对于产生病虫害的源头农作物及时处理，避免影响到周围的农作物，对比模块和分析模块帮助操作人员做详细的分析和具体的观察，并且将详细的数据通过信息反馈模块反馈到操作人员的数据中，电源模块为其它所有的模块提供动力。

4、本发明通过采集农作物生长信息的实时检测，再进行生长的数据的对比处理判断农作物的长势，并且通过智能控制调节单株农作物的肥料和光照，保证充足水分的情况下，使农作物生长处在标准的范围之内，为人们的生活提供更加符合身体需求的农作物。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明模块关系示意图。

图2是本发明差别施肥模块管道结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2所示，本发明为一种智能农业大棚管理系统，包括云数据模块、生长检测模块、信息反馈模块、对比模块、差别施肥模块、水分补给模块、光照调节模块、病虫害检测模块、智能控制模块、显示模块、分析模块、电源模块；

其中，所述云数据模块用于记录和存储农作物生长高度、施肥次数与施肥量、水分持续时间与水量、光照时间与光照强度，所述对比模块用于现有种植农作物与往年相同农作物同时期生长数据实时对比，所述分析模块用于对现有种植农作物每一株的生长情况做对比分析，并且与同时期不同大棚种植的相同农作物做整体分析；

其中，所述病虫害检测模块通过对农作物表面精细牌照对比连续性判定该株农作物是否有病虫害的侵蚀，所述生长检测模块通过对农作物植株的生长高度、投影面积和植株的红外光谱检测农作物的生长状态，具体检测过程如下：

步骤一、通过侧立面相机对种植的农作物进行拍照，得到侧面农作物的投影照片，农作物植株照片在照片虚拟高度测量尺上的高度即为农作物此刻生长高度，该虚拟测量尺与实际测量尺1:1设置；

步骤二、通过顶部相机对种植的农作物进行牌照，得到俯视的农作物投影，对农作物植株的投影照片进行以植株杆为圆心，植株叶片为边缘的圆，测量该距离的直径，并且将农作物植株投影，得到俯视投影植株的面积，记录最大和最小的直径以及投影面积a；

步骤三、将步骤一中所拍摄的侧面农作物植株投影，得到侧面投影植株的面积，记录该侧面投影面积b；

步骤四、将红外发生器对一排农作物植株进行红外光的照射，以波长λ为横坐标，以透光率t％为纵坐标进行光谱的记录。

所述λ用于表示吸收峰的位置，t％用于表示吸收强度。

其中，所述信息反馈模块用于农作物植株生长情况信息的收集，对生长迅速，生长缓慢的农作物植株信息反馈到显示模块，通过显示模块对生长异常的农作物植株进行人工判定和标记，标记生长异常的农作物植株信息传送到智能控制模块，智能控制模块对生长异常的农作物植株进行差别性控制施肥，水分和光照，具体处理过程如下：

s1、将生长迅速的农作物植株通过差别施肥模块由原来施肥量的一个分量减少到原来分量的五分之一，水分量和光照量不变，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

s2、将生长缓慢的农作物植株进行茎叶分类，根据投影a和投影b的分析模块将茎叶分为茎秆生长缺陷和叶片生长缺陷；

s3、将步骤s2中茎秆生长缺陷传输到显示模块，显示模块中显示茎秆生长缺陷的植株茎秆与平均长势的植株茎秆粗细的差值，将差值的平均日生长数据显示，由差别施肥模块根据茎秆粗细差值在1-1.5倍之间的施肥量施肥，水分补给模块和光照调节模块保持充足，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

s4、将步骤s2中叶片生长缺陷传输到显示模块，显示模块中显示叶片生长缺陷的植株叶片与平均叶片长势在长度和宽度方向的差值，将差值的平均日生长数据显示，由光照调节模块根据叶片的大小差别将光照时间延长1-1.2倍，光照强度增加1-1.4倍，差别施肥模块和水分补给模块保持充足，并监测农作物植株在该生长周期的长势变化情况；

所述电源模块将农作物植株信息传递到各处理和记录模块，并且电源模块供给智能农业大棚的电力输入。

优选的，所述差别施肥模块将并排设置的施肥管道2插入到农作物植株下方距离土壤面1厘米的位置，肥料与天然水混合成混合物充斥在传输管道1中，施肥管道2焊接安装在传输管道1上，传输管道1与施肥管道2之间肥料通过流量控制阀3控制，流量控制阀3接入到智能控制模块中，具体过程如下：

ss1、生长检测模块将植株的实时检测信息收集并且传递对比模块中与正常的植株进行逐项的数据对比，并且将对比的结果传递至分析模块；

ss2、分析模块将对比模块得出的区别性生长特征，通过从云数据模块采集的大数据作出精准的肥料营养的缺失和过剩以及肥料是否合适现在的种植物的判断，并且将该判断反向传递给对比模块做对比，确定最终的结果；

ss3、分析模块将最终的结果传递至智能控制模块，智能控制模块与显示模块分享数据，显示模块将分析模块的分析过程和结果显示，操作人员对系统的结果做出最后的确认，操作人员同意分析模块分析结果则点击确认指令，操作人员不同意则将所有数据保存并重新收集新的植株数据做出分析，与之前的分析结果对比得出最合适的方案；

ss4、智能控制模块得到显示模块最终的确认指令后，开始根据数据的显示控制差别施肥模块进行差别性的施肥作业。

优选的，所述水分补给模块中安装有水位监测和土壤水分测量，土壤水分测量在喜水类的农作物水分高于土壤时自动关闭，水位监测打开监测水位距离土壤表面的高度；当水位等于和低于土壤表面的时，水位监测关闭，土壤水分测量打开，土壤水分测量实时检测土壤水分，保持农作物植株水分的充足供给；水分补给模块的前序部分采集信息、分析结果方式与差别施肥模块相同。

优选的，所述光照调节模块包括光照时间和光照强度，光照时间通过遮阳布和仿太阳光灯的相互配合，当太阳光照充足时减少光照时间通过遮阳布的遮挡，当太阳光不充足和需要增加光照时间时，将仿太阳光灯打开对准需要增加光照时间的农作物植株，保持充足的光照时间；光照调节模块的前序部分采集信息、分析结果方式与差别施肥模块相同；

所述光照调节模块需要降低光照强度时，遮阳布升起对太阳光照进行弱化处理，当光照调节模块需要加强光照强度时，在太阳光下同时打开仿太阳光灯，使光照强度增加，并且仿太阳光灯的光照强度可调节，根据不同农作物植株的需求调整光照强度。

优选的，所述智能控制模块包括信息收集、云数据对比、显示差异、计算生长速度和指令发出；智能控制模块将信息收集与云数据对比差异，将此差异显示在显示模块上，并且通过计算生长速度将农作物植株的日生长情况量化和取平均值，通过人工操作确认的指令发出，智能控制差别施肥模块、水分补给模块和光照调节模块。

优选的，所述显示模块用于显示全部农作物植株的照片、投影、生长信息和生长差异，对比模块和分析模块将数据的对比分析结果显示，经过操作人员的确定后智能控制模块启动，操作人员对对比模块和分析模块得出的有误数据进行修改，并且记录这一操作过程。

本发明的有益效果：

1、该智能农业大棚管理系统通过生长检测模块将所有的农作物植株的生长信息每隔三天拍照上传到云数据模块，每周对所有的农作物生长情况通过对比模块和分析模块做一次全面的长势判断，并且将生长情况高于和低于标准范围的单个农作物植株单独提出，并且将对比数据和照片传送到显示模块。

2、显示模块通过人的判定确定智能农业判定的农作物长势存在问题，将该信息传递给智能控制模块，智能控制模块通过命令的方式控制差别施肥模块、水分补给模块、光照调节模块，将需要差别对待的农作物植株调节肥料和光照的供给，水分补给模块对所有的农作物水分充分补给，使农作物处于不缺水的生长状态下。

3、病虫害检测模块对农作物的表面病虫害做实时的检测，对于产生病虫害的源头农作物及时处理，避免影响到周围的农作物，对比模块和分析模块帮助操作人员做详细的分析和具体的观察，并且将详细的数据通过信息反馈模块反馈到操作人员的数据中，电源模块为其它所有的模块提供动力。

4、本发明通过采集农作物生长信息的实时检测，再进行生长的数据的对比处理判断农作物的长势，并且通过智能控制调节单株农作物的肥料和光照，保证充足水分的情况下，使农作物生长处在标准的范围之内，为人们的生活提供更加符合身体需求的农作物。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。