智慧果园种植管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智慧果园种植管理系统，本发明专利技术根据无线网络获取果树生长环境信息，实现快速、多维、多尺度的果园信息实时监测，基于深度学习为每棵果树构建生长模型，使用VR/AR立体模型、图表和曲线的方式直观动态的显示给用户，环境数据异常时系统进行各种声光报警，利用大数据、云计算、数据挖掘、人工智能、音视频技术使农业种植走向精准化，根据以上信息的反馈对提供园区进行灌溉、施肥等决策支持，实现机器智能化，如智能灌溉、智能施肥、次声波驱鸟驱虫等自动控制，远程操控生产过程，定点操作，为种植人员提供一套科学系统精确的农业智能化生产管理系统来解决上述问题。

Intelligent Orchard Planting Management System

The invention discloses an intelligent orchard planting management system, which obtains the environment information of fruit tree growth according to wireless network, realizes real-time monitoring of orchard information of fast, multi-dimensional and multi-scale, builds growth model for each fruit tree based on deep learning, and visually and dynamically displays it to users in the way of VR/AR stereo model, chart and curve, and the system when the environment data is abnormal. All kinds of acousto-optic alarms are carried out, and agricultural planting is made more precise by using big data, cloud computing, data mining, artificial intelligence and audio-visual technology. Based on the feedback of above information, decision-making support such as irrigation and fertilization is provided to the park. Machine intelligence is realized, such as automatic control of intelligent irrigation, intelligent fertilization, infrasound bird and insect repellent, remote control of production process and fixed-point operation. To provide a scientific, systematic and accurate agricultural intelligent production management system for planters to solve the above problems.

【技术实现步骤摘要】
智慧果园种植管理系统
本专利技术涉及虚拟现实仿真领域，具体涉及一种智慧果园种植管理系统。
技术介绍
传统种植业的生产过程需要种植人员的全程看护，并依赖管理人员的种植经验对农作物的不同生长状况采取浇水施肥除草驱虫等措施，但存在因技术不达标而出现水肥药利用率不高的现象，造成资源的浪费，更有甚者，还会导致作物食品安全性不达标而对公民人身健康造成损害。近年来，雾霾肆虐、河流被污染、我国80％的土地有不同程度的污染，资源和生态环境已经触到红线，面对恶劣的种植环境，仅凭管理人员的传统种植经验已经无法应对。农产品市场交易中的信息不对称现象十分明显，直接导致了农产品种类的种植面积、产量与价格剧烈波动，导致农产品丰产不丰收。我国现阶段的智慧农业是在物联网技术的基础上，通过无线传感器构建网络系统，对作物的生长环境信息、生长状况进行实时的监测，指导灌溉施肥；利用“3S”技术动态检测作物产量；实现自动灌溉、自动施肥等远程自动化控制。但是上述技术并不能实现针对具体作物生产现状的区别化、针对性的生产指导，并没有做到真正的智慧农业、精准种植。鉴于上述，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种智慧果园种植管理系统，使其更具有产业上的利用价值。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种提供科学系统规模化智能化的种植指导的智慧果园种植管理系统。本专利技术智慧果园种植管理系统，包括：园区规划模块，获取园区环境数据以及历年果树的市场信息，根据园区环境数据以及历年果树的市场信息输出园区种植果树品种的选择以及种植区域的划分的备选方案；果树档案模块，构造果树生长模型，为每棵果树创建健康档案及记录操作日志，记录并预测果树的生长状况，根据气象数据以及作物生长的实际情况进行区别化处理，指导科学轮作；精准种植模块，对果树实现精确区别化的远程智能控制指定设备进行管理，包括滴灌、喷灌、微灌、水肥一体化、自走机器人精准施肥/除虫、无人机定点喷药，声波驱虫种植操作。进一步地，所述园区规划模块包括：园区信息采集单元、农业数据采集单元、智能分析单元和设备控制管理单元，其中，园区信息采集单元，包括进行园区环境信息实时采集的多个无线传感器，所述的无线传感器包括温湿度传感器、温度传感器、空气质量传感器、土壤温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳传感器、光强度传感器、氧气传感器；农业数据采集单元，获取历年果树的市场信息；所述智能分析单元，根据园区环境数据和果树的市场信息，科学规划园区、合理选配果树品种。所述设备控制管理单元，根据智能分析单元提供决策，远程控制指定设备进行灌水、施肥、驱虫等农事操作。进一步地，所述果树档案模块，包括园区信息采集单元、果树信息采集单元、气候信息采集单元、果树模型单元和分析单元，其中，果树模型模块是基于果树长势样本集，构建神经网络模型，通过对果树生长样本集内的图像进行分析，得到果树生长模型，判断果树所处的生长周期以及生产年周期的阶段，其中，长势样本集是一组果树长势图片集合，用来训练生长模型，之后可用该生长模型判断果树长势与健康状况；园区信息采集通过无线传感器获得园区的实时环境数据；果树信息采集单元，通过无线传感器、图像采集，获取每株果树的生长状况信息和健康信息，其中通过果树株高、茎粗、采集图片、土壤数据等信息，果树生长模型可输入一组果树的信息，用以判断的生长状况以及健康状况；气候信息采集单元，使用数据收集、数据挖掘技术获取园区所在地区气候、历史天气信息以及未来相关气象信息；果树模型单元，对果树的生长状况及生态环境进行实时监管，创立健康档案，记录所用设备操作记录，根据采集到的信息，实时监控果树长势状况、预测果树产量，并根据果树产量及健康状况预测生态轮作；分析单元，在园区环境数据出现异常和果树健康状况出现问题时，利用人工智能技术提供合理的处理措施提议，供种植人员选择，实现区别化的针对性种植，其中，果树株高、茎粗、采集图片、土壤数据信息，果树生长模型可输入一组果树的信息，用以判断的生长状况以及健康状况。进一步地，所述果树档案模块还包括校正子单元，用于农业生产人员修正果树档案模块的农事指导结果，并将修正数据反馈至果树生长模型的神经网络训练模块，神经网络模型训练模块基于修正数据进行神经网络诊断模型的优化。进一步地，果树的神经网络模型训练模块包括样本获取模块、图像处理模块、训练模块、优化模块，样本获取模块，用于获取果树长势图样本集里面的训练图像；图像处理模块，用于对训练图像进行规范化处理得到规范化图像；训练模块，用于将得到的规范化图像进行分析，并结合果树长势图样本集内的农事数据进行持续分析训练，得到神经网络诊断模型；校正模块，用于将果树模型指导种植和农事操作时的用户修正数据反馈至神经网络训练模块，使神经网络训练模块基于修正数据进行神经网络诊断模型的优化。进一步地，果树模型诊断模块包括诊断对象获取模块、图像处理模块、诊断模块，诊断对象获取模块，用于获取带诊断对象的诊断图像，智慧果园系统通过图像信息采集技术获取果树的生长状况信息图像；图像处理模块，用于对诊断图像进行规范化处理得到规范化图像；规范化处理包括对采集图像的枝芽和树叶病变点进行标注，对所述已获取训练图像进行批量处理，包括统一格式、均衡化与去噪，再进行提取候选框和预训练。所述枝芽及树叶病变点的标注为训练图像得到的规范化图像进行枝芽及病变部位特征标注，形成枝芽及病变部位标签，标签信息包括病变所处时期以及病变部位；标注还包括标签信息及枝芽及病变点在该规范化图像中的左上角点和右下角点的坐标，标签信息是指目标是否属于病虫害以及病虫害发展阶段的类别信息；所述标注通过K均值算法对自制数据集中手工选取的初始候选框进行聚类分析，找到候选框的统计规律，以聚类个数k为anchor个数，以k个聚类中心box的宽高参数为准修正anchor，得到与规范化图像中病灶形状最相近的初始候选框参数。进一步地，训练模块使用卷积神经网络，首先在果树生长状况样本集上进行预训练，然后在训练样本集上进行参数微调，获得手足果树图像的图像高级特征，输出到下一层神经网络训练模块；诊断模块用于结合果园生态数据，对规范化图像进行分析，并根据神经网络模型分析得到果树生长状况进行农事指导；诊断模块利用多层神经网络，通过从规范化图像中提取候选区域；利用整幅图像特征来预测枝芽及病虫害位置和类别信息，直接学习图像的全局信息；候选框的目标检测方法，通过筛选候选框的综合得分体现，将每个候选框的置信度与后选框预测的类别信息相乘，得到综合得分，再进行非极大值抑制处理，随着不断迭代进展，参数不间断预测框，逐步接近真实框，最终输出真实框位置信息和分类信息；图像处理模块对训练图像或诊断图像进行格式判别，并根据规范化图像要求进行格式转化，同时计算训练图像或诊断图像的分辨率，并对分辨率低于设定阈值的规范化图形进行重新获取。进一步地，所述精准种植模块，包括中央处理、设备管理和日志反馈，其中，中央处理模块，根据用户的操作远程控制指定的设备对指定的果树进行灌溉、施肥等操作；设备管理模块接入到果园滴灌、喷灌、水肥一体化、智能机器人各类型的设备中，远程控制机械设备；日志反馈模块，将设备的使用日志反馈给智慧果园系统，并丰富果树的健康档案。借由上述方案，本专利技术智慧果园种植管理系统，至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智慧果园种植管理系统，其特征在于，包括：园区规划模块，获取园区环境数据以及历年果树的市场信息，根据园区环境数据以及历年果树的市场信息输出园区种植果树品种的选择以及种植区域的划分的备选方案；果树档案模块，构造果树生长模型，为每棵果树创建健康档案及记录操作日志，记录并预测果树的生长状况，根据气象数据以及作物生长的实际情况进行区别化处理，指导科学轮作；精准种植模块，对果树实现精确区别化的远程智能控制指定设备进行管理，包括滴灌、喷灌、微灌、水肥一体化、自走机器人精准施肥/除虫、无人机定点喷药，声波驱虫种植操作。

【技术特征摘要】
1.一种智慧果园种植管理系统，其特征在于，包括：园区规划模块，获取园区环境数据以及历年果树的市场信息，根据园区环境数据以及历年果树的市场信息输出园区种植果树品种的选择以及种植区域的划分的备选方案；果树档案模块，构造果树生长模型，为每棵果树创建健康档案及记录操作日志，记录并预测果树的生长状况，根据气象数据以及作物生长的实际情况进行区别化处理，指导科学轮作；精准种植模块，对果树实现精确区别化的远程智能控制指定设备进行管理，包括滴灌、喷灌、微灌、水肥一体化、自走机器人精准施肥/除虫、无人机定点喷药，声波驱虫种植操作。2.根据权利要求1所述的智慧果园种植管理系统，其特征在于，所述园区规划模块包括：园区信息采集单元、农业数据采集单元、智能分析单元和设备控制管理单元，其中，园区信息采集单元，包括进行园区环境信息实时采集的多个无线传感器，所述的无线传感器包括温湿度传感器、温度传感器、空气质量传感器、土壤温湿度传感器、土壤水分传感器、二氧化碳传感器、光强度传感器、氧气传感器；农业数据采集单元，获取历年果树的市场信息；所述智能分析单元，根据园区环境数据和果树的市场信息，科学规划园区、合理选配果树品种。所述设备控制管理单元，根据智能分析单元提供决策，远程控制指定设备进行灌水、施肥、驱虫等农事操作。3.根据权利要求1所述的智慧果园种植管理系统，其特征在于，所述果树档案模块，包括园区信息采集单元、果树信息采集单元、气候信息采集单元、果树模型单元和分析单元，其中，果树模型模块是基于果树长势样本集，构建神经网络模型，通过对果树生长样本集内的图像进行分析，得到果树生长模型，判断果树所处的生长周期以及生产年周期的阶段，其中，长势样本集是一组果树长势图片集合，用来训练生长模型，之后可用该生长模型判断果树长势与健康状况；园区信息采集通过无线传感器获得园区的实时环境数据；果树信息采集单元，通过无线传感器、图像采集，获取每株果树的生长状况信息和健康信息，其中通过果树株高、茎粗、采集图片、土壤数据等信息，果树生长模型可输入一组果树的信息，用以判断的生长状况以及健康状况；气候信息采集单元，使用数据收集、数据挖掘技术获取园区所在地区气候、历史天气信息以及未来相关气象信息；果树模型单元，对果树的生长状况及生态环境进行实时监管，创立健康档案，记录所用设备操作记录，根据采集到的信息，实时监控果树长势状况、预测果树产量，并根据果树产量及健康状况预测生态轮作；分析单元，在园区环境数据出现异常和果树健康状况出现问题时，利用人工智能技术提供合理的处理措施提议，供种植人员选择，实现区别化的针对性种植，其中，果树株高、茎粗、采集图片、土壤数据信息，果树生长模型可输入一组果树的信息，用以判断的生长状况以及健康状况。4.根据权利要求3所述的智慧果园种植管理系统，其特征在于，所述果树档案模块还包括校正子单元，用于农业生产人员修正果树档案模块的农事指导结果，并将修正数据反馈至果树生长模型的神经网络训练模块，神经网络模型训练模块基于修正数据进行神经网络诊断模型的优化。5.根据权利要求4所述的智慧果园种植管理系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，熊慧君，孙学宏，王红艳，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64