一种基于边缘计算的智慧农业检测系统的制作方法

1.本发明属于边缘计算技术领域，尤其涉及一种基于边缘计算的智慧农业检测系统。


背景技术：

2.温室大棚种植，其棚内的温度可以人工调节，通风、降温、灌溉施肥等也是自动化控制，使得农作物能通过错开生产季节来实现全年不间断农作物供应，确保全国人们能够随时吃到新鲜的农作物，也能一定程度的提高种植人员的收益。相应地，错开生产季节的农作物，一般对生长条件都比较苛刻，因此对温室大棚的环境提出了更高的要求，需要及时的了解农作物的生长数据，以保证农作物的正常生长。目前农作物生长数据获取方法，一是通过人工方式进行巡检来获得各农作物的生长数据，其工作量非常巨大，人工成本也非常高；二是主要通过无人机或预先设置的其他传感器等对大棚内农作物进行检测得到检测数据，然后由人工根据检测数据来分析获得各农作物的生长数据，虽然在一定程度上减少了人工成本，但是人工成本还是比较高，并且获取生长数据也不够智能，效率比较低下，使得很多传感器收集到的数据不能得到很快地响应。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种基于边缘计算的智慧农业检测系统，用于解决现有温室大棚农作物生长数据获取方法，获取效率比较低下，人工成本较高的问题。本发明能够利用边缘计算设备，根据摄像头采集的农作物的图片信息，智能、自动地获得各农作物的生长数据，有效地提高了生长数据获取效率，保证了农作物的正常生长。
4.本发明实施例提供一种基于边缘计算的智慧农业检测系统，包括：
5.摄像头，分布式安装于目标温室大棚内，用于实时采集目标温室大棚内农作物的图片信息；
6.与所述摄像头连接的边缘计算设备，用于根据预设农作物生长数据识别算法，识别所述图片信息中各农作物的生长数据；
7.展示模块，用于展示所述边缘计算设备识别出的所述图片信息中各农作物的生长数据。
8.在一可选实施例中，所述的基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
9.传感器，分布式安装于目标温室大棚内，用于实时采集目标温室大棚内的环境数据；
10.所述边缘计算设备，还用于判断所述环境数据是否在预设的正常范围内；
11.所述展示模块，还用于展示目标温室大棚内的环境数据，并在所述边缘计算设备判断结果为否时，进行报警。
12.在一可选实施例中，每个边缘计算设备与一个摄像头/传感器一一对应连接；
13.所述系统，还包括：
14.采集模块，用于周期性采集每个边缘计算设备在每个预设周期内接收到的数据量、数据处理时长、响应次数；
15.使用程度值计算模块，根据每个边缘计算设备在当前届满的预设周期内接收到的数据量、数据处理时长、响应次数，计算每个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的使用程度值；
16.链路控制模块，用于根据每个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的使用程度值，对边缘计算设备与摄像头/传感器之间的链路进行调整。
17.在一可选实施例中，所述的基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
18.人工切换模块，用于向用户提供每个边缘计算设备的当前使用信息，还用于通过预设窗口接收用户输入的切换指令并发送给所述链路控制模块；其中，所述边缘计算设备的当前使用信息包括：边缘计算设备的标识、边缘计算设备在当前届满的预设周期的使用程度值以及边缘计算设备的当前资源使用信息和剩余空闲资源信息；所述切换指令至少包括待切换的两个目标边缘计算设备的标识；
19.所述链路控制模块，具体用于将所述切换指令中两个目标边缘计算设备的标识对应的两个目标边缘计算设备各自连接的摄像头/传感器之间的链路进行对换。
20.所述使用程度值计算模块，具体用于根据第一公式，计算每个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的使用程度值；
21.其中，所述第一公式为：
[0022][0023]
在第一公式中，d(k)表示第k个边缘计算设备当前届满的预设周期的使用程度值；s(k)表示第k个边缘计算设备在当前届满的预设周期内接收到的数据量；t(k)表示第k个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的数据处理时长；x(k)表示第k个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的响应次数；n表示所述监测系统中边缘计算设备的总个数；k＝1，2，...，n；表示将k的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值。
[0024]
所述链路控制模块，包括：
[0025]
排序单元，用于根据每个边缘计算设备在当前届满的预设周期内的使用程度值，基于第二公式计算当前每个边缘计算设备的排序值；
[0026]
切换设备确定单元，用于根据当前每个边缘计算设备的排序值，基于第三公式计算每个边缘计算设备对应的切换排序值，将当前边缘计算设备对应的切换排序值对应的边缘计算设备作为当前边缘计算设备对应的切换设备；
[0027]
切换控制单元，将每个边缘计算设备与其对应的切换设备各自连接的摄像头/传感器之间的链路进行对换；
[0028]
其中，所述第二公式为：
[0029][0030]
在第二公式中，p(k)表示第k个边缘计算设备的排序值；a和e均表示整数变量，取
值为a＝1，2，3，...，n，e＝1，2，3，...，n；表示在e≠k的条件下将e的值从1取值到n代入到括号内对括号内的数值进行累乘；z[]表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，若括号内的数值为负数则函数值为0；表示首先将e的值从1取值到n得到使得d(k)-d(e)＝0的e的值并将所有得到的e值从大到小进行排序，并获取与k值相同数值的值在所述排序中的排序位置数；
[0031]
所述第三公式为：
[0032]
ch(k)＝p-1
[n+1-p(k)]
[0033]
在第三公式中，ch(k)表示第k个边缘计算设备对应的切换排序值；p-1
[n+1-p(k)]表示第二公式的反运算，其值为n+1-p(k)。
[0034]
在一可选实施例中，所述环境数据，至少包括：温湿度信息；
[0035]
所述基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
[0036]
温湿度调节设备，用于在所述边缘计算设备判断出所述环境数据未在预设的正常范围内时，将目标温室大棚的温湿度调整到预设的正常范围内。
[0037]
本发明提供的一种基于边缘计算的智慧农业检测系统，首先通过摄像头采集温室大棚内农作物的图片信息，然后边缘计算设备，用于根据预设农作物生长数据识别算法，识别获得各农作物的生长数据，最后通过展示模块将各农作物的生长数据进行展示。本发明能够智能、自动地获得各农作物的生长数据，有效地提高了生长数据获取效率，保证了农作物的正常生长。
附图说明
[0038]
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
[0039]
图1为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的智慧农业检测系统结构示意图。
具体实施方式
[0040]
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
[0041]
应当明确，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。
[0042]
图1为本发明实施例提供的一种基于边缘计算的智慧农业检测系统结构示意图。参见图1，该系统包括：
[0043]
摄像头1，分布式安装于目标温室大棚内，用于实时采集目标温室大棚内农作物的图片信息；
[0044]
与摄像头1连接的边缘计算设备2，用于根据预设农作物生长数据识别算法，识别所述图片信息中各农作物的生长数据；其中，所述农作物生长数据识别算法可以通过预先采集各种农作物在各个生长阶段的生长数据作为样本数据，并构建基于神经网络的农作物
生长数据识别模型，通过所述样本数据对农作物生长数据识别模型进行训练，得到农作物生长数据识别算法模型，随后可从所述图片信息中识别出农作物的高矮尺寸、叶片/花果形状及尺寸等数据输入所述农作物生长数据识别算法模型，即可输出当前农作物的生长数据；
[0045]
展示模块3，用于展示边缘计算设备2识别出的所述图片信息中各农作物的生长数据。
[0046]
上述技术方案的有益效果为：本发明实施例提供的一种基于边缘计算的智慧农业检测系统，首先通过摄像头1采集温室大棚内农作物的图片信息，然后边缘计算设备2，用于根据预设农作物生长数据识别算法，识别获得各农作物的生长数据，最后通过展示模块3将各农作物的生长数据进行展示。本发明能够智能、自动地获得各农作物的生长数据，有效地提高了生长数据获取效率，减少了人工成本。管理人员可根据生长数据及时了解农作物的生长状态，出现异常情况时，可以尽快的做出应对处置，保证了农作物的正常生长。
[0047]
作为一可选实施例，所述基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
[0048]
传感器，分布式安装于目标温室大棚内，用于实时采集目标温室大棚内的环境数据；
[0049]
所述边缘计算设备2，还用于判断所述环境数据是否在预设的正常范围内；
[0050]
所述展示模块3，还用于展示目标温室大棚内的环境数据，并在所述边缘计算设备2判断结果为否时，进行报警。
[0051]
上述技术方案的有益效果为：实时采集温室大棚内环境数据，如温度信息，然后判断此环境数据是否在预设的正常范围内，例如正常温度的范围为[20
°
,30
°
]，若当前温度为27
°
，则确定温度在正常范围内，是满足农作物正常生长，如果当前温度为18
°
，则确定温度不在正常范围内。当出现了环境数据不在预设的正常范围内时，则进行报警，便于开展对环境的调节，保证农作物的正常生长，进一步的保证了农作物的产量。
[0052]
作为一可选实施例，每个边缘计算设备2与一个摄像头1/传感器一一对应连接；
[0053]
所述基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
[0054]
采集模块，用于周期性采集每个边缘计算设备2在每个预设周期内接收到的数据量、数据处理时长、响应次数；
[0055]
使用程度值计算模块，根据每个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内接收到的数据量、数据处理时长、响应次数，计算每个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的使用程度值；
[0056]
链路控制模块，用于根据每个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的使用程度值，对边缘计算设备2与摄像头1/传感器之间的链路进行调整。
[0057]
上述技术方案的有益效果为：通过每个边缘计算设备2在预设周期内接收到的数据量、数据处理时长、响应次数，计算每个边缘计算设备2在预设周期内的使用程度值，此值客观的反映了边缘计算设备2处理与之连接的摄像头或传感器采集到的数据的处理效率，根据此值对边缘计算设备2与摄像头1/传感器之间的链路进行调整，让计算能力强的边缘计算设备2处理更多的数据，有利于提高系统的执行效率，也可以让边缘计算设备进行均衡使用，提供设备的使用寿命。
[0058]
作为一可选实施例，所述的基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括：
[0059]
人工切换模块，用于向用户提供每个边缘计算设备2的当前使用信息，还用于通过预设窗口接收用户输入的切换指令并发送给所述链路控制模块；其中，所述边缘计算设备2的当前使用信息包括：边缘计算设备的标识、边缘计算设备在当前届满的预设周期的使用程度值以及边缘计算设备的当前资源使用信息和剩余空闲资源信息；所述切换指令至少包括待切换的两个目标边缘计算设备2的标识；
[0060]
所述链路控制模块，具体用于将所述切换指令中两个目标边缘计算设备2的标识对应的两个目标边缘计算设备2各自连接的摄像头1/传感器之间的链路进行对换。
[0061]
上述技术方案的有益效果为：将每个边缘计算设备2的使用信息提供给系统维护人员，可以让维护人员清晰的了解每个边缘计算设备2的使用情况，进一步的便于维护人员对边缘计算设备2与摄像头1/传感器之间的链路进行调整，让计算能力强的边缘计算设备处理更多的数据，有利于提高系统的执行效率。
[0062]
作为一可选实施例，所述使用程度值计算模块，具体用于根据第一公式，计算每个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的使用程度值；
[0063]
其中，所述第一公式为：
[0064][0065]
在第一公式中，d(k)表示第k个边缘计算设备2当前届满的预设周期的使用程度值；s(k)表示第k个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内接收到的数据量；t(k)表示第k个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的数据处理时长；x(k)表示第k个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的响应次数；n表示所述监测系统中边缘计算设备2的总个数；k＝1，2，...，n；表示将k的值从1取值到n代入到括号内得到括号内的最大值。
[0066]
上述技术方案的有益效果为：利用第一公式(1)根据固定时间(即预设周期)每个边缘计算设备2根据其采集到的数据量，以及对数据量的处理时长和做出响应的次数得到每个边缘计算设备2的使用程度值，从而对每个边缘计算设备2的使用情况进行量化处理，知晓每个边缘计算设备2的使用状态和情况，便于后续进行设备的管控和调配。
[0067]
作为一可选实施例，所述链路控制模块，包括：
[0068]
排序单元，用于根据每个边缘计算设备2在当前届满的预设周期内的使用程度值，基于第二公式计算当前每个边缘计算设备2的排序值；
[0069]
切换设备确定单元，用于根据当前每个边缘计算设备2的排序值，基于第三公式计算每个边缘计算设备2对应的切换排序值，将当前边缘计算设备2对应的切换排序值对应的边缘计算设备2作为当前边缘计算设备2对应的切换设备；
[0070]
切换控制单元，将每个边缘计算设备2与其对应的切换设备各自连接的摄像头/传感器之间的链路进行对换；
[0071]
其中，所述第二公式为：
[0072][0073]
在第二公式中，p(k)表示第k个边缘计算设备2的排序值；a和e均表示整数变量，取
值为a＝1，2，3，...，n，e＝1，2，3，...，n；表示在e≠k的条件下将e的值从1取值到n代入到括号内对括号内的数值进行累乘；z[]表示非负检验函数，若括号内的数值为非负数则函数值为1，若括号内的数值为负数则函数值为0；表示首先将e的值从1取值到n得到使得d(k)-d(e)＝0的e的值并将所有得到的e值从大到小进行排序，并获取与k值相同数值的值在所述排序中的排序位置数；
[0074]
所述第三公式为：
[0075]
ch(k)＝p-1
[n+1-p(k)]
ꢀꢀꢀ
(3)
[0076]
在第三公式中，ch(k)表示第k个边缘计算设备2对应的切换排序值；p-1
[n+1-p(k)]表示第二公式的反运算，其值为n+1-p(k)。将k的值从1取值到n，代入上述公式(3)找到所有边缘计算设备2对应切换的设备，进一步便可进行对应切换。
[0077]
上述技术方案的有益效果为：利用第二公式(2)根据每个边缘计算设备2的使用程度值对每个边缘计算设备2进行排序，目的是通过排序节省后续交换的控制步骤的时间，并且还可以提高系统的控制能力；然后利用第三公式(3)根据每个边缘计算设备2的排序状态对每个边缘计算设备2的线路进行两两控制切换，从而使得所有边缘计算设备2尽可能使用的情况相同，以提高系统整体的使用寿命。
[0078]
作为一可选实施例，所述环境数据，至少包括：温湿度信息；
[0079]
所述基于边缘计算的智慧农业检测系统，还包括:
[0080]
温湿度调节设备，用于在所述边缘计算设备2判断出所述环境数据未在预设的正常范围内时，将目标温室大棚的温湿度调整到预设的正常范围内。
[0081]
上述技术方案的有益效果为：当温室大棚的温湿度不在预设的正常范围内时，自动的控制温湿度调节设备将温室大棚的温湿度调整到预设的正常范围内，有效地提高了系统智能化水平。
[0082]
从上述实施例的内容可知，在温室大棚周围添加边缘计算系统，就可以添加智能摄像头等设备，更加全面地获取农作物的生长数据，并且可以处理传感器产生的数据，并做出尽快的响应。具体为：每个智能摄像头以及每个传感器均对应一个边缘计算系统内的一个边缘计算设备，并且每个边缘计算设备之间可进行线路切换，即可对每个智能摄像头以及每个传感器对应的边缘计算设备进行更换，其更换过程包括，由于每个边缘计算设备采集到的数据量以及处理数据量的过程不同，会导致每个边缘计算设备的使用情况的不同，为了减小所述边缘计算系统内的每个边缘计算设备的使用损耗差距，每隔一段固定时间则会对所述边缘计算系统内的每个边缘计算设备根据其采集到的数据量，以及对数据量的处理时长和做出响应的次数得到每个边缘计算设备的使用程度值，根据所述使用程度值对每个边缘计算设备进行排序，并根据排序结果对每个边缘计算设备的线路进行两两控制切换，有效地提升了边缘计算设备的使用寿命，提高了系统执行的效率。
[0083]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实
现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的装置。
[0084]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法。
[0085]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的方法的步骤。
[0086]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。