智能种植管理方法和智能种植设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种智能种植方法和一种智能种植设备，更具体地说，本发明涉及基于互联网的智能种植管理方法和智能种植设备。
【背景技术】
[0002]对植物种植进行智能管理一直是农业领域的关注热点，对此人们进行了多种技术改进和尝试。
[0003]最常见的智能种植为自动浇水系统，服务于独立用户。由于没有基于具体的植物品种(喜水植物还是干旱植物)、种植环境(处于南方还是北方，具体采光情况等)进行判断，浇水量和时间间隔全凭粗略的估计。
[0004]中国专利申请公开CN102550371A提出了一种基于物联网技术的小区或别墅用自动灌溉控制系统及方法，由控制系统、区域节点、土壤温湿度传感器和喷淋灌溉终端组成。在该技术中，监测温湿度两项指标，并依据温湿度两项指标决定是否浇水。然而，这种技术中每次浇水量的多少均依据预先设置固定的阈值或者进行人工控制，并且没有考虑植物种类、植物生长周期，对于所处环境的情况仅考虑了土壤的水分和温度。
[0005]中国专利申请公开CN102868749A提出了一种农业种植、饲养的物联网云服务系统及服务流程方法。其中将种植数据采集后发送至云中心，最后至用户终端。云服务包括:农业资讯、政策法规、信息发布、信息咨询、专家系统、农产品交易、农产品溯源、技术服务、数据挖掘、生产监控、环境监控及终端管理的模块。该技术存在的问题是:其主要是数据感知和信息发布与获取服务，缺少对于种植本身的反馈控制；信息单向流动，即种植数据采集后，发送至用户终端；用户需要服务时主动发起请求获取信息，缺少主动的智能调控能力；数据感知系统没有考虑植物种类、植物生命周期等信息。
[0006]中国专利申请公开CN13155839A提出一种自动浇水施肥系统，检测土壤中的水分和营养物质，如果水分和营养物质的含量降低了，就会自动为土壤进行浇水或施肥。然而，此系统简单地依据预先设定值进行浇水施肥，没有考虑植物种类、植物生命周期，对所处环境仅考虑了土壤水分和肥料水平。
[0007]中国专利申请公开CN104012375A提出一种农业自动感知灌溉监控系统，综合考虑环境温度、湿度及季节的变化，自动对植物进行浇灌。其采用了专家知识存储器，其中存储着不同作物不同生长阶段相对应的适宜的生长环境参数。此技术在监测土壤湿度之外，还提出监测植物的生理指标(如叶片温度、茎杆微变化)。然而，此技术仅关注灌溉问题，没有考虑植物所处的生长周期情况。
[0008]中国专利申请公开CN104012376A提出一种基于生态环境信息的智能浇花系统、方法及其装置，可以根据花草的生长周期精确控制浇水。然而，此技术仅关注了浇水问题。
[0009]中国专利申请公开CN104216373A提出一种基于智能云的家庭水管理系统，用来实现对花丼的自动浇水和对储水器的自动添加。此技术提出了云智能远程控制，通过远程控制端人工控制或依据人工设置的水管理计划进行浇水。然而，关于浇水量的多少是由人工控制或者依据人工设置的水管理计划进行，没有考虑植物的生长周期、所处环境及当前土壤的温湿度情况。此外，此技术仅关注了浇水问题。
[0010]中国专利公开CN203490529U(申请号CN201320629665)提出了一种基于物联网的智能种植装置。该文献针对农业大棚提出了一种智能种植装置，其中“通过物联网的形式，可以进行智能化的种植，成熟后还可以进行打包、称重、贴标、全程种植、生产信息可追溯源头”。所说的智能种植是指:通过物联网的方式进行监控，远程控制的方式实现人工种植(见0015段“使用者即可通过控制终端电脑、平板电脑终端或手机终端任意一个设备对种植物进行智能管理和控制”)，减少劳动强度，进行食品来源信息管理。然而，此技术中提出的远程控制基于人工，无法满足大规模分布式的种植的智能管理。
[0011]中国专利申请公开CN102884932A(申请号CN2012104227706)提出了一种基于种植专家云的智能型土培植物生长栽培系统。具体而言，该文献“提供一种基于种植专家云的智能型土培植物生长栽培系统，包括种植专家云中心、通信网络和一个或多个智能种植装置”，实现“对种植经验信息进行存储和共享”以及“以共享资源的方式实现种植”。种植经验信息提出了土壤Ph值、环境光照强度、温度、湿度。然而，此技术中种植的指导数据使用的是预设值。由于城市地理和家庭环境方面存在诸多不同因素，该技术没有考虑这些不同因素，采集上传的经验数据混乱无法实际指导种植。
[0012]现代城市的居住环境多种多样，导致人们在居室或户外的种植环境也有很大不同。不同城市气候条件不同，有的城市湿度大有的城市干燥。即使同一城市，在不同地区或居住小区的种植环境也不相同，甚至同一小区内，不同楼层、朝向的种植环境例如光照条件也不相同。
[0013]这些现有技术提出的种植指导是基于预设值进行的，显然不能“因材施教”，不能根据具体种植环境进行调整，指导的效果可想而知。
【发明内容】
[0014]基于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是实现在不同种植环境下大规模分布式种植的智能管理。进一步，本发明能够解决个人家庭想种却缺乏种植管理经验、难以获得良好收益的问题。此外，本发明还能解决个人家庭想种却没有时间管理的问题。
[0015]为了实现上述目的，本发明提出利用互联网、大数据分析、机器学习以及智能家居软硬件技术，构建智能种植系统，建立智能种植星网。
[0016]为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种智能种植管理方法，其针对多个放置于不同环境下的种植装置中的植物种植过程进行控制，该方法包括数据采集步骤、分类及标记步骤以及调控步骤，其中:
[0017]所述数据采集步骤包括:采集植物的种植信息和该种植装置所处的环境信息，并将其传送到数据处理系统；以预定时间间隔，采集多种种植条件中的至少一种种植条件信息，并将该种植条件信息传送到数据处理系统；以及，采集植物的植物特征，并将该植物特征传送到数据处理系统；
[0018]所述分类及标记步骤包括:在数据处理系统中，基于所述种植信息和所述环境信息进行分类，在同一类别下，按照预设条件，基于各个种植装置的所述植物特征进行评分，并将多个种植装置的植物特征评分进行比较，将植物特征评分高的种植装置在植物生长周期内的各个种植条件信息进行标记，以及，存储与该植物生长周期相关的各类别下的经标记的种植条件信息，
[0019]所述调控步骤包括:根据各个种植装置的种植信息和环境信息，将当前的种植条件信息与存储的经标记种植条件信息进行比较，在前者与后者之差值超过阈值的情况下，依据存储的经标记种植条件信息和当前种植条件信息，生成调控数据；以及，将该调控数据发送至各个种植装置，以对各个种植装置的该种植条件进行调控操作。
[0020]根据本发明的另一方面，提供一种智能种植设备，其对多个放置于不同环境下的种植装置中的植物种植过程进行控制，该智能种植设备包括数据采集装置、分类及标记装置以及调控装置，其中:
[0021]所述数据采集装置采集植物的种植信息和该种植装置所处的环境信息，以预定时间间隔采集多种种植条件中的至少一种种植条件信息，以及，采集植物的植物特征，并将所采集到的信息传送到所述分类及标记装置；
[0022]所述分类及标记装置基于所述种植信息和所述环境信息将收到的信息进行分类，在同一类别下，按照预设条件，基于各个种植装置的所述植物特征进行评分，并将多个种植装置的植物特征评分进行比较，将植物特征评分高的种植装置在植物生长周期内的各个种植条件信息进行标记，以及，存储与该植物生长周期相关的各类别下的经标记的种植条件信息，
[0023]所述调控装置根据各个种植装置的种植信息和环境信息，将当前的种植条件信息与存储的经标记种植条件信息进行比较，在前者与后者之差值超过阈值的情况下，依据存储的经标记种植条件信息和当前种植条件信息，生成调控数据，以及，将该调控数据发送至各个种植装置，以对各个种植装置的该种植条件进行调控操作。
[0024]根据本发明的又一方面，提供一种智能种植设备，包括客户端、由多个星网单元构成的星网、和闭环优化平台，其中，
[0025]所述客户端通过互联网连接到所述闭环优化平台，获取预警、当前种植情况等信息，并且可以通过闭环优化平台手工控制各星网单元，
[0026]所述星网单元与闭环优化平台通过互联网连接，各星网单元包括测量装置、控制装置和互联网接入模块，其中，所述测量装置测量植物种植装置的环境信息和种植条件信息，然后将测量的信息数据传送给所述接入模块，所述接入模块通过互联网将所述信息数据提交给所述闭环优化平台，并接收来自闭环优化平台的调控数据，所述控制装置根据所述调控数据控制所述种植装置的种植条件，
[0027]所述闭环优化平台接受来自各星网单元的信息数据，基于所述种植信息和所述环境信息将收到的信息进行分类，在同一类别下，按照预设条件，基于各个种植装置的所述植物特征进行评分，并将多个种植装置的植物特征评分进行比较，将植物特征评分高的种植装置在植物生长周期内的各个种植条件信息进行标记，以及，存储与该植物生长周期相关的各类别下的经标记的种植条件信息，
[0028]所述闭环优化平台根据各个种植装置的种植信息和环境信息，将当前的种植条件信息与存储的经标记种植条件信息进行比较，在前者与后者之差值超过阈值的情况下，依据存储的经标记种植条件信息和当前种植条件信息，生成调控数据，以及，将该调控数据发送至各个星网单元，以对各个星网单元的种植装置的该种植条件进行调控操作。
[0029]本发明特点是能够应用于大规模分布式种植，并基于大数据分析，建立起自动执行的智能优化闭环。因此，本发明能够根据具体的种植环境进行学习调整，具备自我优化能力。
[0030]本发明在充分考虑城市环境的前提下，解决了大规模的分散型家庭种植的管理复杂性问题，极大的降低了人员管理和学习成本，帮助缺乏种植经验的人员获得良好的种植收益，使城市大规模分布式生态农业得以实现。
【附图说明】
[0031]下面参考附图进行说明，附图中:
[0032]图1A至图1C是示出根据本发明一个实施例的种植数据收集的示意图，其中图1A示出通过用户输入确认的数据，图1B示出通过联网获取的数据，图1C示出通过传感器监测获得的数据；
[0033]图2示出将种植数据依据维度进行分类存储；
[0034]图3A至图3E示出根据本发明一种实施例的评价模型，其中，图3A示出创建模型的思路原则，图3B示出种植评价指标，图3C示出模型合理性的判断方法，图3D示出异常数据清理，图3E示出评价公式；
[0035]图4是示出根据本发明一个实施例的智能种植；
[0036]图5是示出根据本发明一个实施例的一个星网单元(例如家庭星网)的组成的结构图；
[0037]图6是示出根据本发明一个实施例的智能种植系统整体构成的概略图；以及
[0038]图7是示出根据本发明一个实施例的闭环优化平台实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面参考附图具体说明本发明的【具体实施方式】。
[0040]如前文总体说明的，本发明的智能种植管理系统包括数据采集装置、分类及标记装置、调控装置，分别执行数据采集操作、分类及标记操作、调控操作。
[0041][数据采集操作]
[0042]图1A至图1C示出根据本发明一个实施例的种植数据收集的示意图。在本实施例中，数据收集方法包括用户输入确认方式(图1A)、联网获取方式(图1B)、以及传感器监测方式(图1C)。
[0043]从植物数据的性质来看，需要采集的数据可以分为四类:植物的种植信息，该种植装置所处的环境信息，种植条件信息，和所采集植物的植物特征。
[0044](I)植物的种植信息采集
[0045]植物的种植信息包括植物品种、种植面积、种植时间和土壤信息。其中，土壤信息包括土壤基质种类、底肥种类、土壤基质与底肥混合比例、土壤酸碱度和土壤导电率。这些植物种植信息可以通过用户输入和测量设备检测而获取。
[0046]植物品种还可以包括特定植物种类的相关数据，例如:该种植物的分布地带特性(例如其通常分布于温带地区还是热带地区)，该种植物的形态(包括根、茎、叶、果等的形态)，该种植物所需光照特性、水分特性、温度特性、肥力需求，该种植物的常见病虫害，等等。而这部分信息数据基于用户输入的植物品种使用搜索技术经由联网获取。
[0047]另外，上述植物种植信息在种植开始时获取收集即可，不需要随时监