一种智慧种植监控方法及系统

1.本发明涉及一种智慧种植监控方法及系统。


背景技术：

2.随着智慧农业的不断发展，“互联网+智慧种植”开启新区农业新时代；随着农业自动化进程的不断提高，室内农业油然而生；为了便于室内农业系统的维护管理，各种监控管理系统应运而生。
3.然而，目前的系统，通常是针对营养基(种植装置)、环境信息(如光照等)进行单独监控；而且，每一类营养基都是单独管理；由此虽然能够准确的获取每个异常指标，但是也导致了成本的增加，维护人员的增加；虽然有研究人员提出一体化的监控方案，但是目前还停留在概念阶段，缺少具体的实施成果。由此可见，目前针对农业自动化的方案还不够完善，缺乏统一的监控维护措施；而且，对于用于不同目的的系统，如日常种植和实验目的，也需要开发不同的系统，无法进行统一的系统适配，用户体验不佳。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的问题，本技术提供了一种智慧种植的监控系统及方法，其通过建立统一的监控平台，在制定策略时，将种植装置、环境信息与植物的生长阶段相结合；制定统一的管理监控系统，制定联合预警策略，针对不同的系统提出不同的适配方案，本技术提供的系统及方法不仅能够实现各类指标的统一监控管理，还能够适应不同的种植目的，具有较高的可靠性及兼容性。
5.一种智慧种植监控系统，监控系统包括：监控设备，数据中心，接入终端；所述监控系统用于种植系统的监控，所述种植系统包括用于种植不同植物的多个营养装置；
6.所述接入终端，用于接收用户输入的各类植物生长所需的指标数据；
7.所述数据中心，用于接收来自输入终端的指标数据，根据所述指标数据生成监控策略，将生成的监控策略下发至监控设备；以及接收来自监控设备的监控结果；其中，不同的植物对应于不同的监控策略；所述监控策略包括营养装置的运行状态、植物生长状态及环境信息对应关系；
8.所述监控设备，用于接收来自数据中心的监控策略，根据所述监控策略进行种植系统的监控，生成监控结果；根据监控结果选择数据的传输方式，根据所述数据传输方式，将监控结果上传至数据中心。
9.本发明还提供了一种智慧种植监控方法，所述方法包括：
10.用户通过接入终端上传各类植物生长所需的指标数据；
11.数据中心根据指标数据生成监控策略；
12.监控设备根据所述监控策略进行数据采集；
13.数据中心接收到来自监控设备的数据后，判断各个营养装置的状态，根据所述营养装置的状态及植被的状态。
14.本发明的有益效果是，本发明的提供的智慧种植系统及方法，通过数据中心与接入终端、监控设备的协作，实现用于不同类型的指标数据监控，通过为不同的植物设置不同的监控策略；以及监控策略包括营养装置的运行状态、植物生长状态及环境信息对应关系；实现了监控系统的集成；通过在监控策略中对生长状态、环境信息、装置运行状态的权重定义，实现了监控预警的准确性；通过输入终端与数据中心和云端的协作，实现了对输入信息的验证，提高了监控策略的准确性；通过对监控指标合理区间的设置，以及不同权限的设置，使得系统适用于日常的种植及实验目的的监控，由此提高了系统的兼容性以及用户体验。
附图说明
15.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
16.图1是本发明优选实施例的系统示意图；
17.图2是本发明优选实施例的方法流程图。
具体实施方式
18.现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
19.为解决现有技术存在的问题，本技术提供了一种智慧种植的监控系统及方法，其通过建立统一的监控平台，在制定策略时，将种植装置、环境信息与植物的生长阶段相结合；制定统一的管理监控系统，制定联合预警策略，针对不同的系统提出不同的适配方案，本技术提供的系统及方法不仅能够实现各类指标的统一监控管理，还能够适应不同的种植目的，具有较高的可靠性及兼容性。
20.本发明提供了一种智慧种植监控系统，如图1所示，监控系统包括：监控设备，数据中心，接入终端；所述监控系统用于种植系统的监控，所述种植系统包括用于种植不同植物的多个营养装置；其中，监控系统和种植系统也可以是集成为一个系统，各个监控设备可拆卸的设置在或是集成在营养装置上，以实现对营养装置的监控，或是营养装置的自行监控。
21.所述接入终端，用于接收用户输入的各类植物生长所需的指标数据；不同的植物具有不同的指标数据，而且，因种植目的的不同，所需的指标也不同，通过接入终端进行人为的设置指标数据，使得系统能够适应于各种种植目的，如用于实验目的的种植，以及用于日常使用的种植。进一步的，接入终端根据用户输入的植物类别或是标识、名称等信息，可以自动的与数据中心和或云端服务器进行连接，通过显示界面提供已有的指标数据及其对应设置方案；对于已选择的指标数据及设置方案，用于可以直接通过接入终端进行编辑，以提高用户对指标的设置效率，提高自动化程度。
22.所述数据中心，用于接收来自输入终端的指标数据，根据所述指标数据生成监控策略，将生成的监控策略下发至监控设备；以及接收来自监控设备的监控结果；其中，不同的植物对应于不同的监控策略；所述监控策略包括营养装置的运行状态、植物生长状态及环境信息对应关系；为保证植物的顺利生长，需要在营养装置中配置合理的营养成分，植物在不同的生长状态下，也需要合适的外部环境；因此，为了提高监控系统的效能，本发明在监控策略的制定时，将植物的生长状态和营养装置的运行状态、周围的环境信息进行关联，
设置统一的策略进行监控；由此可以解决现有技术中，针对营养装置和环境进行单独监控的弊端；不仅减少了系统成本，还节约了人工成本。
23.所述监控设备，用于接收来自数据中心的监控策略，根据所述监控策略进行种植系统的监控，生成监控结果；根据监控结果选择数据的传输方式，根据所述数据传输方式，将监控结果上传至数据中心。
24.其中，根据所述指标数据生成监控策略具体包括：
25.获取植物的种类，根据植物的种类确定植物各个生长状态所需的种植环境；
26.根据所述种植环境确定与各个生长状态x对应的营养指标和环境因素；
27.根据所述营养指标确定营养装置的状态y，其中，y是指表示营养装置的状态的各类指标的集合；
28.根据所述环境因素确定环境信息z,其中，z是指表示环境信息的各类指标的集合。
29.本技术针对植物的各个生长状态和营养装置的状态、环境信息进行量化处理；将量化后的生长状态与表征营养装置的状态的指标集合、表征环境信息的指标集合进行关联，由此构建统一的监控策略；如生长状态可以分为萌芽期，幼苗期，生长期，硬化期，具体可以采用1,2,3,4进行量化表示，也可以采用其他的方式，具体的方式可以根据技术人员的设置习惯进行设置。营养装置的状态主要是营养基中各类指标，如水、泥、有机物、透气性、ph等指标的值，具体的指标是根据植物种类以及需要的营养成分等进行设置；环境信息可以包括光照、空气中的二氧化碳、氧气的浓度等；具体的监控指标根据植物实际的成长需求进行设置。
30.所述监控策略包括关于营养装置状态、植物生长状态、环境信息的函数f，f＝a*x+b*y+c*z；其中，a，b，c分别为植装置状态、植物生长状态、环境信息的权重占比系数；其中，a，b，c的取值基于特定的算法进行确定。
31.所述监控设备根据所述函数f进行监控预警。
32.监控设备获取营养装置状态信息和环境信息，所述营养装置状态信息包括营养装置的各类种植指标的种植指标值yi；所述环境信息包括环境中的各类环境指标的环境指标值zi；根据所述种植指标值yi和环境指标值zi计算权重系数；
33.b＝max(yi)/yi标准值；
34.c＝max(zi)/zi标准值；
35.a＝|1-b/c|；
36.其中，yi标准值、zi标准值是与指标yi和环境信息zi的理想值。
37.本发明基于植物的生长状态和营养装置的运行状态、周围的环境信息的关联关系设置了统一的监控策略，为了适应不同阶段的重点监控对象，创造性的对各个信息权重系数进行设置，由此可以提高系统的工作效率。
38.进一步的，由于环境的突变对植物生产会带来较大的影响，因此，为了避免环境的突变，针对需要调整/设置的各类指标，所述数据中心向监控设备发送各个指标的可调整区间；
39.当监控设备接收到数据中心下发的监控策略后，获取监控策略中各个指标的指标值，当所述指标值超出可调整区间时，进行预警。
40.当所述指标值超出可调整区间时，进行预警具体包括：
41.确定指标i可调整区间的上限值maxi和下限值mini，根据所述指标值pi、max、min计算指标调整值q是否超出可调整区间；
42.其中，q＝∑(|(p
i-mini)/(max
i-mini)|*|(p
i-maxi)/(max
i-mini)|)
43.当q大于指定阈值(优选为1)时进行预警。所述预警用于指示需要人工确认；即产生预警时，说明当前对指标的调整/设置操作，将导致植物生长环境的剧烈变化，为了提高指标设置的准确性，减少环境的突变，此时产生预警信息，以告知技术人员进行指标的确认，当确认通过或是修改后，再进行指标的调整；其中，上述指标为环境信息和、或装置信息的指标集合。
44.当监控设备接收到监控策略，并按照监控策略开始执行监控操作之后；对种植系统进行监控，监控设备根据所述监控策略进行指标监控，以获取监控数据；由于随着植物的生长，监控指标数据会随之变化，为了提高监控的可靠性，在监控策略中还包括指标的浮动区间(建议区间)；即只要相关的监控指标在该区间范围内即认为是正常。
45.监控设备根据所述监控指标获取监控指标对应的建议区间，当监控数据与建议区间的边界值的差值小于一特定阈值，和或指标的变化率超过一阈值时，进行预警。植物的生长需要在舒适的空间中，当空间中的各类指标临近建议区间的边界值时，说明随着指标的数据变化，有可能会产生不利于植物生长的环境，因此，在指标临近边界值时进行预警，以提前预知可能的风险/问题。
46.进一步的，用户通过接入终端完成植物信息输入后，接入终端将植物信息上传至云端和、或数据中心，云端服务器和、或数据中心根据植物信息自动匹配目前的植物种植数据，进行合理性验证；如通过比较各个指标值的偏差等进行验证；云端服务器和数据中心分别根据输入的植物信息查找存储在云端和数据中心的样本数据，通过输入的植物信息和样本数据的比较，确定各个指标的偏差值，然后计算每个指标的偏移量，当数据中心和云端服务器确定的偏移量都在合理范围内时，则进行后续处理，如后续的指标设置，反之，则通过接入终端进行异常提醒。
47.优选的，根据种植植物目的的不同，将监控数据分为两类，一类用于常规种植的植物信息的监控，一类用于实验的植物信息的监控；当监控数据接收到监控策略后，在进行各类指标的监控时，还需要对植物信息的类型进行判断，即判断植物信息是常规种植还是属于实验数据；为了便于植物信息的类型判断，可以通过用户通过接入终端上传各类植物生长所需的指标数据时，输入的与植物对应的标识信息，根据所述标识进行监控策略所对应的监控场景设置。
48.为了提高操作的安全性，本发明还对用户的权限进行了设置，即当用户通过接入终端进行登录时，对用户的权限进行认证，通过自定义的算法，定义用户的可操作权限；
49.其中，所述自定义的算法为：根据用户账号信息、查找的植物类型、输入的指标一致性，进行用户权重w的计算，基于用户的权重确定用户的可操作权限；具体包括：接收到用户账号信息后，获取账号信息对应的等级信息d(优选的，d的取值可以设置为1，2,3等，等级越高，权限越大)；根据查找的植物类型，确定预期对应的类别标识p；根据所述类别标识，确定参考指标以及对应的可调整区间的上限值maxi和下限值mini，根据输入的指标确定指标值ti以及参考指标，根据输入指标值和参考指标的指标值是否一致，计算指标值ti的一致性m，其中，m＝相同ti的个数n/总的指标值的个数；由于用户输入的指标可能与实际存储的
指标存在差异，如名称差异，指标数据的差异等，指标的一致性可以反映用户的专业程度。
50.根据d、m及n各具有一致性指标值ti的可调整区间计算用户的权重w；
51.w＝(d*m)*qn52.qn＝∑(|(ti
一致-mini)/(max
i-mini)|*|(ti
一致-maxi)/(max
i-mini)|)
53.当w大于指定阈值时，为用户提供实验和日常权限，反之用户仅具有日常种植的权限，其中，实验权限是指用户对指标值的调整不受限制，日常种植权限是指用户对指标值的设置需要基于建议区间进行设置。由此不仅为实验人员/专业人员提供了系统操作权限，同时也为普通用户提供了指标的设置指导，提高了各类用户的使用体验。
54.基于上述系统，本发明还提供了一种智慧种植监控方法，如图2所示，所述方法包括：
55.用户通过接入终端上传各类植物生长所需的指标数据；
56.数据中心根据指标数据生成监控策略；
57.监控设备根据所述监控策略进行数据采集；
58.数据中心接收到来自监控设备的数据后，判断各个营养装置的状态，根据所述营养装置的状态及植被的状态。
59.其中，根据所述指标数据生成监控策略具体包括：
60.获取植物的种类，根据植物的种类确定植物各个生长状态所需的种植环境；
61.根据所述种植环境确定与各个生长状态x对应的营养指标和环境因素；
62.根据所述营养指标确定营养装置的状态y；
63.根据所述环境因素确定环境信息z；
64.所述监控策略包括关于营养装置状态、植物生长状态、环境信息的函数f，
65.f＝a*x+b*y+c*z；其中，a，b，c分别为植装置状态、植物生长状态、环境信息的权重占比系数；
66.所述监控设备根据所述函数f进行监控预警。
67.其中，所述方法还包括：所述数据中心向监控设备发送各个指标的可调整区间；
68.当监控设备接收到数据中心下发的监控策略后，获取监控策略中各个指标的指标值，当所述指标值超出可调整区间时，进行预警。
69.本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器，所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法。
70.本发明还提供了一种具有处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读介质，所述程序代码使所述处理器执行上述方法。
71.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
72.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存
储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
73.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解: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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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所述权利要求的保护范围为准。