本发明属于农业种植管理技术领域，特别是涉及基于农业物联网的农业种植智能管理系统。
背景技术：
农业种植智能管理系统，针对农业种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，利用物联网技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉设备等功能。
物联网是一个新兴行业，被世界公认为是继计算机互联网之后的第三次信息革命浪潮，目前，物联网在工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等行业均有物联网应用的尝试。将现代物联网技术运用于传统农业，就是要为传统农业插上腾飞的翅膀，促使其转型升级。随着相关理论、技术的进一步成熟，物联网必将成为“数字农业”建设中的决定力量，极大提高农业信息化的水平和程度。
为提高农业种植信息化管理水平，提高控制的准确性，因此需要一种农业病虫害综合管理智能管理系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供基于农业物联网的农业种植智能管理系统，通过种植方案分析部分、数据采集部分、管理pc终端、电磁阀开关组和远程服务器提供一种基于农业物联网的农业种植智能管理系统，便于对农业种植作物生长情况进行实时的数据采集分析后进行智能管理。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为基于农业物联网的农业种植智能管理系统，包括种植方案分析部分、数据采集部分和管理pc终端；所述种植方案分析部分包括图像采集装置，所述图像采集装置的输出端连接有一图像特征提取单元，所述图像特征提取单元通过信息传输模块连接有一图像特征分析单元，所述图像特征分析单元用于根据图像特征数据库对特征图像进行分析并将分析结果传输至种植方案获取单元；所述种植方案获取单元用于通过根据种植方案数据库进行方案筛选获取并将选取的种植方案相关参数信息传输至管理pc终端；
所述图像特征数据库包括若干种植物处于各生长阶段的特征图像，所述每种植物每个生长阶段特征照片数量至少为20张；所述种植数据库包括施肥数据库和灌溉数据库；
所述数据采集部分通过a/d转换器与管理pc终端连接；所述数据采集部分包括若干土壤湿度传感器和若干土壤养分传感器；所述管理pc终端通过无线通信模块连接有一远程服务器和一移动终端设备；所述管理pc终端连接有一显示装置a和一电磁阀开关组；所述电磁阀开关组包括电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c和电磁阀d；所述远程服务器连接有显示装置b和报警装置。
进一步地，所述图像采集装置为红外摄像机，用于对植物进行拍照并将获得照片信息传输至图像特征提取单元。
进一步地，所述若干土壤湿度传感器均匀分布于农业种植地内，所述土壤湿度传感器的数量不少于9个，所述土壤湿度传感器的安装深度距离地表20-40cm；所述土壤湿度传感器用于采集种地地地表深度20-40cm内土壤的湿度信息并将采集的湿度参数传输至管理pc终端；所述管理pc终端对采集的湿度参数进行数据处理；
其中，所述湿度参数数据处理采用对若干土壤湿度传感器采集的数据按照数值大小顺序排列为a1、a2、a3……a(n-1)、an，去掉其中3个最大值和3最小值后，对余下数据a4、a5、……a(n-4)、a(n-3)进行平均计算
进一步地，所述若干土壤养分传感器均匀分布于农业种植地内，所述土壤养分传感器的数量不少于5个，所述土壤养分传感器的安装深度距离地表20-40cm；所述土壤养分传感器用于采集种地地地表深度20-40cm内土壤的氮钾磷三种养分的含量信息并将采集的养分含量参数传输至管理pc终端；所述管理pc终端对采集的养分含量参数进行数据处理；
其中，所述养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的氮含量数值大小顺序排列为b1、b2、……b(n-1)、bn，对采集数据进行平均计算
其中，所述养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的钾含量数值大小顺序排列为c1、c2、……c(n-1)、cn，对采集数据进行平均计算
其中，所述养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的磷含量数值大小顺序排列为d1、d2、……d(n-1)、dn，对采集数据进行平均计算
进一步地，所述电磁阀a安装于灌溉水管喷头位置，所述电磁阀b安装于磷肥输送管喷头位置，所述电磁阀c安装于氮肥溶液输送管喷头位置，所述电磁阀d安装于钾肥溶液输送管喷头位置；
进一步地，所述报警装置包括一三色灯a、三色灯b和扬声器；
其中，述三色灯a用于对农业种植地土壤中养分情况通过不同颜色进行提醒，所述三色灯b对农业种植地土壤湿度情况通过不同颜色进行提醒，所述扬声器对电磁阀开关组的开启和关闭动作进行语音播报；
其中，所述显示装置a和显示装置b均为led显示屏；
其中，所述显示装置a和显示装置b用于对土壤湿度传感器和土壤养分传感器检测参数信息以及电磁阀开关组的开关状态进行显示。
进一步地，所述管理pc终端用于根据土壤湿度传感器、土壤养分传感器以及种植方案获取单元选取的种植方案相关参数信息对电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c和电磁阀d的开启、关闭的阀度进行控制。
进一步地，所述施肥数据库内包含土壤中养分含量参数与施肥数量、土壤中养分含量参数与施肥速度的对应关系参数。
进一步地，所述灌溉数据库内包含灌溉最低土壤湿度触发信号参数、土壤中湿度参数与灌溉速度的对应关系参数；
其中，灌溉用水以作物种植面积、灌溉水量、粮食安全需求、优势作物产量4个方面为约束条件，建立基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置数学模型，采用遗传算法对所述模型进行计算，具体包括如下步骤；
1)设定目标函数；
2)确定决策变量，以参与优化的作物的种植面积和参与优化的作物所对应分配到的水量作为决策变量；
3)设定约束条件，所述的约束条件包括：作物种植面积约束、灌溉水量约束、粮食安全需求约束、优势作物产量约束及非负约束；
其中，步骤1)所述的目标函数是采用如下公式获得：
其中，yik＝qik·yikm/(sik·qikm)式中：i为一年内的作物分茬，一年内共分m茬；k为作物种类，共n种；yik为第i茬第k种作物的单位面积实际产量，单位：公斤/亩；yikm为第i茬第k种作物的单位面积最高产量，单位：公斤/亩；pk为第k类作物的单价，单位：元/kg；ck为种植单位面积k种作物的生产成本，单位：元/亩；sik为第i茬第k种作物的种植面积，单位：亩；qik为第i茬第k种作物全生育期分配到的总灌溉水量，单位：m3；qikm为第k种作物充分灌溉时的灌溉定额，单位：m3/亩。
进一步地，所述若干土壤湿度传感器、若干土壤养分传感器、电磁阀开关组与管理pc终端均采用p-bus总线连接。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过种植方案分析部分、数据采集部分、管理pc终端、电磁阀开关组和远程服务器提供一种基于农业物联网的农业种植智能管理系统。
2、本发明通过种植方案分析部分实现对种植地植物进行种类和所处生长分析识别，并通过种植方案数据库获取种植方案，实现农作物种植的智能灌溉施肥。
3、本发明系统通过一管理pc终端连接有一移动终端设备，实现了农业种植的远程监控。
4、本发明通过电磁阀对水、肥料溶液的流速及流量进行控制，便于更精确的实现农业种植的灌溉施肥。
5、本发明通过预设施药数据库和施肥数据库，便于根据检测的情况智能精确的实现施药量和施肥量的控制。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。
图1为本发明系统结构示意图；
图2为本发明种植方案分析部分系统结构示意图。
具体实施方式
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1-2所示，本发明为基于农业物联网的农业种植智能管理系统，包括种植方案分析部分、数据采集部分和管理pc终端；种植方案分析部分包括图像采集装置，图像采集装置的输出端连接有一图像特征提取单元，图像特征提取单元通过信息传输模块连接有一图像特征分析单元，图像特征分析单元用于根据图像特征数据库对特征图像进行分析并将分析结果传输至种植方案获取单元；种植方案获取单元用于通过根据种植方案数据库进行方案筛选获取并将选取的种植方案相关参数信息传输至管理pc终端；
图像特征数据库包括若干种植物处于各生长阶段的特征图像，每种植物每个生长阶段特征照片数量为30张；种植数据库包括施肥数据库和灌溉数据库；
数据采集部分通过a/d转换器与管理pc终端连接；数据采集部分包括若干土壤湿度传感器和若干土壤养分传感器；管理pc终端通过无线通信模块连接有一远程服务器和一移动终端设备；管理pc终端连接有一显示装置a和一电磁阀开关组；电磁阀开关组包括电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c和电磁阀d；远程服务器连接有显示装置b和报警装置。
其中，图像采集装置为红外摄像机，用于对植物进行拍照并将获得照片信息传输至图像特征提取单元。
优选地，若干土壤湿度传感器均匀分布于农业种植地内，土壤湿度传感器的数量为11个，土壤湿度传感器的安装深度距离地表30cm；土壤湿度传感器用于采集种地地地表深度30cm内土壤的湿度信息并将采集的湿度参数传输至管理pc终端；管理pc终端对采集的湿度参数进行数据处理；
其中，湿度参数数据处理采用对若干土壤湿度传感器采集的数据按照数值大小顺序排列为a1、a2、a3……a10、a11，去掉其中3个最大值和3最小值后，对余下数据a4、a5、a6、a7、a8进行平均计算
优选地，若干土壤养分传感器均匀分布于农业种植地内，土壤养分传感器的数量为7个，土壤养分传感器的安装深度距离地表30cm；土壤养分传感器用于采集种地地地表深度30cm内土壤的氮钾磷三种养分的含量信息并将采集的养分含量参数传输至管理pc终端；管理pc终端对采集的养分含量参数进行数据处理；
其中，养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的氮含量数值大小顺序排列为b1、b2、……b6、b7，对采集数据进行平均计算
其中，养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的钾含量数值大小顺序排列为c1、c2、……c6、c7，对采集数据进行平均计算
其中，养分含量参数数据处理采用对若干土壤养分传感器采集的磷含量数值大小顺序排列为d1、d2、……d6、d7，对采集数据进行平均计算
优选地，电磁阀a安装于灌溉水管喷头位置，电磁阀b安装于磷肥输送管喷头位置，电磁阀c安装于氮肥溶液输送管喷头位置，电磁阀d安装于钾肥溶液输送管喷头位置；
优选地，报警装置包括一三色灯a、三色灯b和扬声器；
其中，述三色灯a用于对农业种植地土壤中养分情况通过不同颜色进行提醒，三色灯b对农业种植地土壤湿度情况通过不同颜色进行提醒，扬声器对电磁阀开关组的开启和关闭动作进行语音播报；
其中，显示装置a和显示装置b均为led显示屏；
其中，显示装置a和显示装置b用于对土壤湿度传感器和土壤养分传感器检测参数信息以及电磁阀开关组的开关状态进行显示。
优选地，管理pc终端用于根据土壤湿度传感器、土壤养分传感器以及种植方案获取单元选取的种植方案相关参数信息对电磁阀a、电磁阀b、电磁阀c和电磁阀d的开启、关闭的阀度进行控制。
优选地，施肥数据库内包含土壤中养分含量参数与施肥数量、土壤中养分含量参数与施肥速度的对应关系参数。
优选地，灌溉数据库内包含灌溉最低土壤湿度触发信号参数、土壤中湿度参数与灌溉速度的对应关系参数；
其中，灌溉用水以作物种植面积、灌溉水量、粮食安全需求、优势作物产量4个方面为约束条件，建立基于种植结构调整的农业灌溉用水优化配置数学模型，采用遗传算法对所述模型进行计算，具体包括如下步骤；
1)设定目标函数；
2)确定决策变量，以参与优化的作物的种植面积和参与优化的作物所对应分配到的水量作为决策变量；
3)设定约束条件，的约束条件包括：作物种植面积约束、灌溉水量约束、粮食安全需求约束、优势作物产量约束及非负约束；
其中，步骤1)的目标函数是采用如下公式获得：
其中，yik＝qik·yikm/(sik·qikm)式中：i为一年内的作物分茬，一年内共分m茬；k为作物种类，共5种；yik为第i茬第k种作物的单位面积实际产量，单位：公斤/亩；yikm为第i茬第k种作物的单位面积最高产量，单位：公斤/亩；pk为第k类作物的单价，单位：元/kg；ck为种植单位面积k种作物的生产成本，单位：元/亩；sik为第i茬第k种作物的种植面积，单位：亩；qik为第i茬第k种作物全生育期分配到的总灌溉水量，单位：m3；qikm为第k种作物充分灌溉时的灌溉定额，单位：m3/亩。。
优选地，若干土壤湿度传感器、若干土壤养分传感器、电磁阀开关组与管理pc终端均采用p-bus总线连接。
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。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。