一种智能云灌溉综合平台架构及其控制方法与流程

本发明涉及智能农业技术领域，具体来说是一种智能云灌溉综合平台架构及其控制方法。

背景技术：

随着网络传输技术、信息感知技术、数据处理技术与现代控制技术快速发展以及物联网技术的兴起，智能化农业灌溉已经是未来发展的大趋势，可以实现大田作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制实时掌握等功能，实现农业生产的少人化管理、降低生产成本、减少肥料投入、节约农业用水，提高作物的产量和品质，提高综合经济效益。

目前国内应用的众多灌溉施肥系统及设备普遍存在功能单一、操作复杂、信息共享程度低、容易形成信息孤岛等特点，存在没有科学的智能云灌溉综合平台为用户提供科学的水肥一体化管理方案、灌溉与施肥作业不规范、随意性大以及难以实现对灌溉设备的联网和智能控制等问题。

因此，设计一种智能云灌溉综合平台及其控制方法，对于促进农业行业云平台结构优化升级，推进智能云计算和水肥一体化控制系统的共同发展以及两者的融合至关重要。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中农业灌溉缺少信息化管理的缺陷，提供一种智能云灌溉综合平台架构及其控制方法来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能云灌溉综合平台架构，包括水肥控制系统物理架构和数据处理架构，数据处理架构对水肥控制系统物理架构进行控制处理；所述的数据处理架构包括由下至上的感知层、数据层、模型层、服务层和应用层，所述的感知层用于获取农作物现场数据，感知层提供现场数据给数据层，所述的数据层提供各类数据集合供模型层使用，模型层通过服务层进行依模型的数据决策计算并将结果返还给应用层进行实现；

所述的水肥控制系统物理架构包括作为用户操作使用水肥一体化配肥施肥控制系统的客户端，供用户查看和配置作物种植参数、水肥参数和其他作物生产相关的配置参数，查看作物生产历史数据统计和分析结果；作为云平台和水肥一体化设备的通信中间件，通过移动通信与云端通信，发送个性化参数信息获取云端水肥决策服务，通过蓝牙与水肥一体化配肥施肥控制系统通信，发送水肥决策指令，硬件系统的运行反馈；作为设备和用户认证的平台，保证设备安全运行。

所述感知层的农作物现场数据包括水土分析数据、空气/土壤温湿光照数据和作物本体数据，感知层与数据层进行数据传输存储通信。

所述数据层为作物生产数据库，其包括生长环境数据库、基础地理信息数据库、作物本体数据库和肥料数据库，数据层给模型层提供数据调取服务。

所述的模型层包括利用groovy动态语言实现和存储的养分平衡施肥模型和带约束的多元方程组配肥模型；服务层包括部署在云服务器上的计算服务，根据需求，从模型层选择相应的模型进行配肥、施肥决策提供服务。

所述应用层包括移动终端app和水肥一体配肥施肥控制硬件，水肥一体配肥施肥控制硬件通过蓝牙与移动终端app通信；移动终端app作为系统的人机交互软件，既通过移动互联网连接水肥决策云服务，又通过蓝牙与水肥控制硬件系统通信。

一种智能云灌溉综合平台架构的控制方法，包括以下步骤：

作物基础数据的获取：感知层通过水土采样化验、生长环境监测和作物本体监测，采集到作物的基础数据，并存储在数据层中；

配肥施肥决策服务：服务层根据应用层的设定，从模型层调取模型，根据数据层中的作物基础数据进行配肥、施肥决策。

所述配肥施肥决策服务包括以下步骤：

应用层的设定模型根据对应算法和预期农作物产量或者通过历史数据推荐合理的预期产量；

服务层根据应用层的设定，从模型层调取模型、从数据层获取农作物种植对应的地区、土壤、生长阶段以及肥料种类；

服务层根据所输入的预期产量的值调用对应的决策服务，并根据所选的模型算法获取计算的公式，再根据公式和传递的参数查询获取计算所需要的参数值，然后根据算法里公式代码和参数值计算出公式所需要的化肥量；

服务层通过应用层控制水肥控制系统物理架构根据化肥量进行配肥施肥操作。

有益效果

本发明的一种智能云灌溉综合平台架构及其控制方法，与现有技术相比通过智能云灌溉综合平台为用户提供数据处理服务，有效的实现了农情和作物基础数据的采集、高速传输，并可将数据进行智能分析计算后，通过设置有通过移动通信与云端通信获取水肥决策信息的水肥控制系统来实现智能灌溉施肥。

本发明使用先进的云计算、大数据、移动应用和人工智能技术，具有简单、易行、方便、实时性好、可靠性高、传输速率快、决策性能好等优势，为水肥一体化技术在智能农业行业应用推广提供了先进的智能云灌溉综合平台架构及其控制方法。本发明实现了灌溉施肥管理的智能化和决策的科学化，提高了水肥管理的综合能力和管理水平，实现向动态管理、精细管理、定量管理的转变，提高了灌溉施肥决策的处理能力。

附图说明

图1为本发明中智能云灌溉综合平台架构的连接原理框图；

图2为本发明中智能云灌溉综合平台架构控制方法的方法顺序图。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本发明所述的一种智能云灌溉综合平台架构，其包括水肥控制系统物理架构和数据处理架构，数据处理架构对水肥控制系统物理架构进行控制处理。

数据处理架构包括由下至上的感知层、数据层、模型层、服务层和应用层，所述的感知层用于获取农作物现场数据，感知层提供现场数据给数据层，所述的数据层提供各类数据集合供模型层使用，模型层通过服务层进行依模型的数据决策计算并将结果返还给应用层进行实现。

其中，感知层的农作物现场数据包括水土分析数据、空气/土壤温湿光照数据和作物本体数据，感知层与数据层进行数据传输存储通信。数据层为作物生产数据库，其包括生长环境数据库、基础地理信息数据库、作物本体数据库和肥料数据库，数据层给模型层提供数据调取服务。模型层包括利用groovy动态语言实现和存储的养分平衡施肥模型和带约束的多元方程组配肥模型；服务层包括部署在云服务器上的计算服务，根据需求，从模型层选择相应的模型进行配肥、施肥决策提供服务。应用层包括移动终端app和水肥一体配肥施肥控制硬件，水肥一体配肥施肥控制硬件通过蓝牙与移动终端app通信；移动终端app作为系统的人机交互软件，既通过移动互联网连接水肥决策云服务，又通过蓝牙与水肥控制硬件系统通信。

水肥控制系统物理架构包括作为用户操作使用水肥一体化配肥施肥控制系统的客户端，供用户查看和配置作物种植参数、水肥参数和其他作物生产相关的配置参数，查看作物生产历史数据统计和分析结果，客户端在硬件上属于水肥控制系统物理架构，但从软件上即移动终端app属于数据处理架构，从而实现将决策思维和水肥一体化设备的连接。作为云平台和水肥一体化设备的通信中间件，通过移动通信与云端通信，发送个性化参数信息获取云端水肥决策服务，通过蓝牙与水肥一体化配肥施肥控制系统通信，发送水肥决策指令，硬件系统的运行反馈；作为设备和用户认证的平台，保证设备安全运行。

如图2所示，本发明所述的一种智能云灌溉综合平台架构的控制方法，包括以下步骤：

第一步，作物基础数据的获取：感知层通过水土采样化验、生长环境监测和作物本体监测，采集到作物的基础数据，并存储在数据层中。

第二步，配肥施肥决策服务：服务层根据应用层的设定，从模型层调取模型，根据数据层中的作物基础数据进行配肥、施肥决策。其具体步骤如下：

(1)应用层的设定模型的对应算法和预期农作物产量或者通过历史数据推荐合理的预期产量；

(2)服务层根据应用层的设定，从模型层调取模型、从数据层获取农作物种植对应的地区、土壤、生长阶段以及肥料种类；

(3)服务层根据所输入的预期产量的值调用对应的决策服务，并根据所选的模型算法获取计算的公式，再根据公式和传递的参数查询获取计算所需要的参数值，然后根据算法里公式代码和参数值计算出公式所需要的化肥量；

(4)服务层通过应用层控制水肥控制系统物理架构根据化肥量进行配肥施肥操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。