一种基于粪肥还田的信息监控系统的制作方法

本发明涉及智慧农业，尤其涉及一种基于粪肥还田的信息监控系统。

背景技术：

1、粪肥还田是在绿色种养循环农业中的一个重要环节，通过粪肥还田不仅可以解决粪污的绿色化处理，还能够有效地提高田地肥力，增加农作物产收，但是粪肥还田在实际的实施过程中，需要统筹大量的粪肥资源以及确定大量的还田用地，因此需对粪肥资源选择分配，还田用地的施肥用量进行合理的统计计算，在保证粪肥施用效果的基础上，实现粪肥来源、处理、施用、还田等全程可追溯，并实现智慧合理的粪肥还田。

2、中国专利公开号：cn114897216a，公开了一种区域范围内畜禽养殖场粪肥利用优化方法；其技术点是通过构建粪肥运输模型，计算粪肥运输分配方案，最大化保证粪肥在农田的利用；由此可见，在现有的粪肥还田的信息监控中，仅仅能够依据现有算法进行模型求解分配，不但应用层面较小，而且所使用的模型构建参数均为模糊概念，最终输出结果难以应用到实际还田作业中，无法准确的实现粪肥资源的合理分配，因此需要建立实际的信息监控系统对粪肥还田的全过程信息进行周期性的监控，实时输出还田监控结果，以保障粪肥还田的实际利用率。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种基于粪肥还田的信息监控系统，用以克服现有技术中缺乏对粪肥还田的全过程信息的周期性监控，粪肥还田实际利用率较低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种基于粪肥还田的信息监控系统，包括，

3、信息监控单元，其与外部的物联网硬件相连，用以实时监控各粪肥站点的产出周期与对应的周期产量，所述信息采集单元还能够获取粪肥仓库的实时储存余量；

4、农田录入单元，其内部储存有监控范围内的农田遥感图像与还田周期，所述农田遥感图像包括若干农田区域，所述农田录入单元用以录入各农田区域对应的标准还田用量；

5、计算分析单元，其与所述信息监控单元和所述农田录入单元分别相连，用以计算各农田区域的单位周期还田用量与各粪肥站点的单位周期产量以及实时用量差，并在实时用量差大于标准用量差且单位周期产量低于单位周期还田用量时，根据当前时间节点与还田周期计算时间节点占比并进行判定，以对设置的标准储存粪肥量进行调整或建立缺失记录模块记录还田缺失粪肥量；

6、还田分配单元，其与所述信息监控单元、所述农田录入单元以及所述计算分析单元分别相连，所述还田分配单元能够根据实时储存余量对所述缺失记录模块记录的还田缺失粪肥量，并在还田缺失粪肥量大于实时储存余量时，计算校正还田粪肥量，以确定调整各农田区域对应的标准还田用量或在各农田区域中选择标记延迟还田区域；所述还田分配单元还能够在还田缺失粪肥量小于等于实时储存余量时，以全部农田区域作为还田目标区域，以各农田区域对应的标准还田用量作为各还田目标区域对应的还田粪肥施用量，进行还田分配结果输出。

7、进一步地，所述计算分析单元内设置有标准用量差，计算分析单元能够计算各农田区域的单位周期还田用量与各粪肥站点的单位周期产量，并根据单位周期产量与单位周期还田用量计算实时用量差，根据标准用量差对实时用量差进行判定，

8、若实时用量差小于等于标准用量差，所述计算分析单元判定粪肥还田监控正常，计算分析单元不对所述信息监控系统的监控状态进行调整；

9、若实时用量差大于标准用量差，所述计算分析单元将各农田区域的单位周期还田用量与各粪肥站点的单位周期产量进行对比，以确定所述粪肥站点的粪肥产出状态；

10、其中，my＝mj/th，mc＝m1+m2+m3……+mn，my为单位周期还田用量，mj为各农田区域对应的标准还田用量之和，th为还田周期，mc为单位周期产量，对于任意一mi＝me/te，me为任意一粪肥站点的周期产量，te为该粪肥站点对应的产出周期，其中，i＝1、2、3……、n。

11、进一步地，所述计算分析单元能够在实时用量差大于标准用量差时，将各农田区域的单位周期还田用量与各粪肥站点的单位周期产量进行对比，

12、若单位周期产量高于单位周期还田用量，所述计算分析单元将对所述粪肥仓库的实时储存余量进行判断，以确定是否输出粪肥转运提示；

13、若单位周期产量低于单位周期还田用量，所述计算分析单元将根据当前时间节点在还田周期所在时间段上的时间节点占比进行判定，以确定是否对田分配单元内设置的标准储存粪肥量进行调整。

14、进一步地，所述计算分析单元内设置有标准储存粪肥量，当单位周期产量高于单位周期还田用量时，所述计算分析单元将通过所述信息采集单元获取所述粪肥仓库的实时储存余量，并将粪肥仓库的实时储存余量与标准储存粪肥量进行对比，

15、若实时储存余量小于标准储存粪肥量，所述计算分析单元不输出粪肥转运提示，并对粪肥仓库的实时储存余量进行更新；

16、若实时储存余量大于等于标准储存粪肥量，所述计算分析单元将输出粪肥转运提示，并输出当前单位周期的粪肥转运量，当前单位周期的粪肥转运量等于实时用量差；

17、其中，mz’＝mz+mx，mx＝|my-mc|，mz’为更新后的实时储存余量，mz为更新前的实时储存余量，mx为实时用量差。

18、进一步地，所述计算分析单元内设置有可储存还田节点占比，计算分析单元在单位周期产量低于单位周期还田用量时，获取当前时间节点，并确定还田周期所在时间段，计算还田周期所在时间段的起始时间节点至当前时间节点的间隔时长，并计算时间节点占比，

19、若时间节点占比小于可储存还田节点占比，所述计算分析单元将对其内部设置的标准储存粪肥量进行调整；

20、若时间节点占比大于等于可储存还田节点占比，所述计算分析单元将对历史的缺失记录模块创建状态进行判定，以确定是否进行缺失记录模块的创建；

21、其中，at＝tw/th，at为时间节点占比，tw为还田周期所在时间段的起始时间节点至当前时间节点的间隔时长，th为还田周期；mb’＝mb+mx，mb’为调整后的标准储存粪肥量，mb为调整前的标准储存粪肥量，mx为实时用量差。

22、进一步地，所述计算分析单元能够在时间节点占比大于等于可储存还田节点占比时，对历史的缺失记录模块的创建状态进行判定，

23、若所述计算分析单元中不存在创建的所述缺失记录模块，计算分析单元将创建缺失记录模块，并将实时用量差录入缺失记录模块中作为还田缺失粪肥量；

24、若所述计算分析单元中存在创建的所述缺失记录模块，计算分析单元将实时用量差录入缺失记录模块中，与缺失记录模块中的还田缺失粪肥量进行累加，完成对缺失记录模块中的还田缺失粪肥量的更新。

25、进一步地，所述还田分配单元能够获取所述计算分析单元所述缺失记录模块记录的还田缺失粪肥量，还田分配单元能够获取所述粪肥仓库的实时储存余量，还田分配单元将还田缺失粪肥量与实时储存余量进行对比，

26、若还田缺失粪肥量小于等于实时储存余量，所述还田分配单元将所述农田录入单元录入的全部农田区域均作为还田目标区域，以各农田区域对应的标准还田用量作为各还田目标区域对应的还田粪肥施用量，并将各还田目标区域与其对应的还田粪肥施用量作为还田分配结果进行输出；

27、若还田缺失粪肥量大于实时储存余量，所述还田分配单元将计算还田缺失粪肥量与实时储存余量的差值作为校正还田粪肥量，并对校正还田粪肥量判定，以确定调整各农田区域对应的标准还田用量或在各农田区域中选择标记还田区域；

28、其中，若所述计算分析单元内未创建所述缺失记录模块，则将所述还田分配单元获取的还田缺失粪肥量为零。

29、进一步地，所述还田分配单元内设置有标准缩减比，还田分配单元在还田缺失粪肥量大于实时储存余量时，将计算各农田区域对应的标准还田用量之和作为标准还田总用量，并根据标准缩减比与标准还田总用量计算可缩减用量，并将校正还田粪肥量与可缩减用量进行对比，

30、若校正还田粪肥量小于等于可缩减用量，所述还田分配单元将对各农田区域对应的标准还田用量进行调整，以确定还田分配的结果输出；

31、若校正还田粪肥量大于可缩减用量，所述还田分配单元将在各农田区域中选择标记延迟还田区域，以确定还田分配的结果输出；

32、其中，ms＝mf×as，ms为可缩减用量，mf为标准还田总用量，as为标准缩减比。

33、进一步地，所述还田分配单元在校正还田粪肥量小于等于可缩减用量时，根据校正还田粪肥量与标准还田总用量计算输出校正比，并根据输出校正比依次对各农田区域对应的标准还田用量进行调整，还田分配单元以所述农田录入单元录入的全部农田区域均作为还田目标区域，以各农田区域对应且调整后的标准还田用量作为各还田目标区域对应的还田粪肥施用量，进行还田分配结果的输出；

34、所述还田分配单元对任意一农田区域对应的标准还田用量进行调整时，计算该农田区域对应的标准还田用量与输出校正比的乘积作为调整后的该农田区域对应的标准还田用量；

35、其中，au＝(mf-mk)/mf，au为输出校正比，mk为校正还田粪肥量，mf为标准还田总用量。

36、进一步地，所述还田分配单元在校正还田粪肥量大于可缩减用量时，还田分配单元将分别获取各农田区域对应的标准还田用量，并将各标准还田用量作为基础数据集，对基础数据集内各标准还田用量进行排列组合，并将各组合结果进行求和处理，形成若干组合还田用量，所述还田分配单元将各组合还田用量分别减校正还田粪肥量，得出若干组合差值，并在各组合差值中选取大于等于零且最小的组合差值，并将该组合差值对应的一个农田区域或多个农田区域标记为延迟还田区域；

37、所述还田分配单元将未被标记的农田区域均作为还田目标区域，并以各还田目标区域对应的标准还田用量作为各还田目标区域对应的还田粪肥施用量，进行还田分配结果的输出。

38、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过信息监控单元实时监控各粪肥站点的产出周期与对应的周期产量，能够实时确定粪肥的产出状态，通过设置计算分析单元计算各粪肥站点的单位周期产量，计算各农田区域的单位周期还田用量，以表示两者在当前单位周期内的差异情况，并进行适应性的标准储存粪肥量，使粪肥仓库的存储上限提高，并通过计算分析单元建立缺失记录模块记录还田缺失粪肥量，能够实时地表示当前状态下的粪肥缺失情况，通过还田分配单元根据实际的粪肥缺失情况，选择性调整减少农田区域或降低各农田区域对应的标准还田用量，在不影响粪肥还田的基础上，保障粪肥的有效还田，减少粪肥储存过程，通过还田分配结果的输出，在粪肥站点的产出不固定的情况下，极大程度地保障了粪肥还田的利用率，实现一体化的绿色种养循环农业。

39、进一步地，通过设置标准用量差，能够有效地消除单位周期还田用量与单位周期产量对比时而产生的误差，设定较小的标准用量差，在实时用量差小于等于标准用量差时，表示单位周期还田用量与单位周期产量相差较小可以忽略，同时能够省略复杂的判定过程，提高粪肥还田监测的监测效率。

40、进一步地，在判定实时用量差大于标准用量差时，表示两者差距较大，不能够完成相对等量的匹配，因此直接将单位周期产量与单位周期还田用量进行对比，在单位周期产量高于单位周期还田用量，表示当前单位周期内粪肥产能够过剩，因此需要对多余的粪肥进行预先储存或是转运，进一步减少了粪肥的仓库堆积情况，保障了粪肥合理储存。

41、进一步地，根据还田周期所在时间段与当前时间节点的关系可以确定距离下一次粪肥还田的时间周期，若距离下一次粪肥还田的时间周期较短，即使对标准储存粪肥量进行调整，扩充粪肥仓库的储存能力，但仍存在无实际的粪肥实时用量差补充的情况，因此为了避免粪肥还田的粪肥整体量不足的情况，创建缺失记录模块对缺失情况进行记录，以便还田分配单元根据粪肥的缺失情况进行集中还田分配，保障粪肥还田的实际利用率。