基于分布式环境监测的茶园培植管理方法

本发明涉及茶树种植管理的，特别涉及基于分布式环境监测的茶园培植管理方法。

背景技术：

1、茶园种植有大量茶树，为了保证茶树正常生长，茶园需要配置相应的人员对每个茶树进行巡查管理，从而对茶树进行相应灌溉或者施肥等操作。茶园的种植面积广大，仅仅依靠人工巡查的方式无法保证对每个茶树进行精细化和有针对性的培植管理。此外，人工培植管理的方式仅限于灌溉、施肥和配药等方面，其无法对茶园的茶树进行自然灾害的减灾操作，比如在烈日环境和强风环境下，无法有效对茶树进行防护，降低茶园培植管理的全面性和灵活性。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于分布式环境监测的茶园培植管理方法，其通过分布式日照检测设备、分布式摄像设备、分布式风向风速设备分别采集茶园所处环境的日照状态信息、所有茶树的实时影像、采集茶园所处环境的风向/风速状态信息，以此指示遮阳设备对茶树进行遮阳操作或者指示人工光照设备对茶树进行补光照射操作，指示灌溉设备对茶树进行不同模式的灌溉操作，指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作，其利用不同形式的分布式检测设备对茶园茶树所处环境以及茶树本身进行全天候实时检测，从而在烈日和强风环境下，对茶树进行有效及时的防护，有效提高茶园培植管理的及时性、全面性和灵活性。

2、本发明提供基于分布式环境监测的茶园培植管理方法，其包括如下步骤：

3、步骤s1，通过分布式日照检测设备采集茶园所处环境的日照状态信息，对所述日照状态信息进行分析处理，确定每个茶树对应的实际日照信息；根据所述实际日照信息，确定所述茶树当前处于日照环境条件；

4、步骤s2，根据所述日照环境条件，指示遮阳设备对茶树进行遮阳操作或者指示人工光照设备对茶树进行补光照射操作；

5、步骤s3，通过分布式摄像设备采集所有茶树的实时影像，并对所述实时影像进行分析，确定所述茶树的树叶叶面状态；根据所述树叶叶面状态，指示灌溉设备对茶树进行不同模式的灌溉操作；

6、步骤s4，通过分布式风向风速设备采集茶园所处环境的风向/风速状态信息，并根据所述风向/风速状态信息，指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作。

7、进一步，在所述步骤s1中，通过分布式日照检测设备采集茶园所处环境的日照状态信息，对所述日照状态信息进行分析处理，确定每个茶树对应的实际日照信息具体包括：

8、通过分布式日照检测设备采集茶园每个茶树四周环境的日照强度信息和日照角度信息；

9、对所述日照强度信息和所述日照角度信息进行分析处理，确定每个茶树的树冠部分的实际日照强度和实际日照方位角。

10、进一步，在所述步骤s1中，根据所述实际日照信息，确定所述茶树当前处于日照环境条件具体包括：

11、根据所述实际日照强度和所述实际日照方位角，确定所述茶树的树冠部分的平均日照强度值；若所述平均日照强度值大于或等于第一预设日照强度值，则判断所述茶树当前处于日照过强环境条件；若所述平均日照强度值小于或等于第二预设日照强度值，则判断所述茶树当前处于日照不足环境条件；若所述平均日照强度值大于第二预设日照强度值且小于第一预设日照强度值，则判断所述茶树当前属于日照正常环境条件。

12、进一步，在所述步骤s2中，根据所述日照环境条件，指示遮阳设备对茶树进行遮阳操作或者指示人工光照设备对茶树进行补光照射操作具体包括：

13、当所述茶树处于日照过强环境条件，则根据所述实际日照强度和所述实际日照方位角，确定所述茶树的树冠部分具有最大日照强度的区域；指示所述遮阳设备调整自身的遮阳角度或者遮阳范围，从而以遮挡阳光直射的方式对所述具有最大日照强度的区域进行遮阳操作；

14、当所述茶树处于日照不足环境条件，则根据所述实际日照强度和所述实际日照方位角，确定所述茶树的树冠部分需要进行补光照射操作的区域；指示所述补光设备调整自身的照射方向和照射光束直径，从而以对准所述需要进行补光照射操作的区域进行补光照射操作。

15、进一步，在所述步骤s2中，指示所述遮阳设备调整自身的遮阳角度或者遮阳范围，从而以遮挡阳光直射的方式对所述具有最大日照强度的区域进行遮阳操作具体包括：

16、根据所述具有最大日照强度的区域与所述遮阳设备的相对位置关系，确定所述遮阳设备需要转动的角度；根据所述需要转动的角度，指示所述遮阳设备进行转动，以此调整所述遮阳设备自身的遮阳角度，从而使所述遮阳设备在所述树冠部分的投影能够完全覆盖所述具有最大日照强度的区域；

17、或者，

18、根据所述具有最大日照强度的区域自身的展开面积，调整所述遮阳设备自身的遮阳面积，从而使所述遮阳设备在所述树冠部分的投影能够完全覆盖所述具有最大日照强度的区域。

19、进一步，在所述步骤s3中，通过分布式摄像设备采集所有茶树的实时影像，并对所述实时影像进行分析，确定所述茶树的树叶叶面状态具体包括：

20、通过分布式摄像设备采集每个茶树的树冠部分的实时影像，对所述实时影像进行像素灰度化处理和像素边缘锐化处理；在从所述实时影像中提取得到每个树叶的叶面干枯面积，以此作为所述树叶叶面状态。

21、进一步，在所述步骤s3中，根据所述树叶叶面状态，指示灌溉设备对茶树进行不同模式的灌溉操作具体包括：

22、根据每个树叶的叶面干枯面积，确定所述茶树的树冠部分的叶面干枯总面积；

23、若所述叶面干枯总面积大于或等于预设面积阈值，则指示灌溉设备以喷淋模式，对所述茶树的根部和树冠进行灌溉操作；

24、若所述叶面干枯总面积小于预设面积阈值，则指示灌溉设备以喷雾模式，对所述茶树的根部和树冠进行灌溉操作；其中，所述喷淋模式在单位时间内的灌溉出水量大于所述喷雾模式在单位时间内的灌溉出水量。

25、进一步，在所述步骤s3中，若所述叶面干枯总面积大于或等于预设面积阈值，则指示灌溉设备以喷淋模式，对所述茶树的根部和树冠进行灌溉操作具体包括：

26、若所述叶面干枯总面积大于或等于预设面积阈值，则指示灌溉设备以喷淋模式，对所述茶树的根部和树冠进行灌溉操作，所述喷淋模式为动态发散喷淋模式，其喷淋面积由小变大再变小的动态方式变化，并且喷淋面积由小变大再变小的过程为一个喷淋周期，根据每个树叶的叶面干枯面积，调整一个喷淋周期内的最大喷淋面积和喷淋持续时间，其过程为：

27、步骤s301，利用下面公式(1)，根据每个树叶的叶面干枯面积，得到干枯叶面的综合整体中心位置点，

28、

29、在上述公式(1)中，(x0,y0)表示干枯叶面的综合整体中心位置点坐标；,x(a),y(a)-表示第a个叶面干枯树叶的中心位置坐标；n表示叶面干枯树叶的总个数；

30、步骤s302，利用下面公式(2)，根据干枯叶面的综合整体中心位置点以及每个树叶的叶面干枯面积，得到一个喷淋周期内的最大喷淋面积，

31、

32、在上述公式(2)中，s表示一个喷淋周期内的最大喷淋面积；表示将a的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值；

33、步骤s303，利用下面公式(3)，根据每个树叶的叶面干枯面积，得到一个喷淋周期内的喷淋持续时间，

34、

35、在上述公式(3)中，t表示一个喷淋周期内的喷淋持续时间；f0表示灌溉设备的最小喷淋频率；表示将a的值从1取值到n代入到括号内得到满足括号内的所有a值的个数。

36、进一步，在所述步骤s4中，通过分布式风向风速设备采集茶园所处环境的风向/风速状态信息，并根据所述风向/风速状态信息，指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作具体包括：

37、通过分布式风向风速设备采集茶园每个茶树所处环境的风向信息和风速信息；

38、根据所述风向信息、所述风速信息和所述茶树的树冠部分的迎风面积，判断所述茶树的树冠部分单位面积受到的风力作用压强值；

39、若所述风力作用压强值大于或等于预设压强阈值，则指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作；否则，不指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作；

40、当所述挡风设备进行挡风操作时，根据所述风向信息，调整自身的挡风方向。

41、相比于现有技术，该基于分布式环境监测的茶园培植管理方法通过分布式日照检测设备、分布式摄像设备、分布式风向风速设备分别采集茶园所处环境的日照状态信息、所有茶树的实时影像、采集茶园所处环境的风向/风速状态信息，以此指示遮阳设备对茶树进行遮阳操作或者指示人工光照设备对茶树进行补光照射操作，指示灌溉设备对茶树进行不同模式的灌溉操作，指示挡风设备对所述茶树进行挡风操作，其利用不同形式的分布式检测设备对茶园茶树所处环境以及茶树本身进行全天候实时检测，从而在烈日和强风环境下，对茶树进行有效及时的防护，有效提高茶园培植管理的及时性、全面性和灵活性。

42、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

43、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。