一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，包括土壤湿度监测模块、数据汇集模块、通信模块和土壤湿度信息处理中心；所述的土壤湿度监测模块用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度信息，对所述土壤湿度信息进行数据处理，并与网络中数据汇集模块进行无线通信；数据汇集模块，用于接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信息并将该土壤湿度信息打包后发送给通信模块，以及向所述土壤湿度监测模块发送指令信息；土壤湿度信息处理中心，用于对土壤湿度信息进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度监测模块进行控制管理。本发明专利技术实现了土壤湿度信息的智能获取。

A soil moisture information acquisition system for precision agriculture

The present invention provides a system for acquiring soil moisture information of precision agriculture, including soil moisture monitoring module, data collection module, communication module and information processing center of soil moisture; soil moisture monitoring module for the soil moisture information by connecting with the soil humidity sensor to obtain the surroundings, to the soil humidity information data processing, and wireless communication and network data collection module; data collection module, for receiving the information of soil moisture from the soil humidity sensor and the soil moisture information package sent to the communication module, as well as to the soil moisture monitoring module sends the instruction information; soil moisture information processing center for receiving, storage and analysis of soil moisture information, control and management of the soil moisture monitoring module . The intelligent acquisition of soil moisture information is realized.

【技术实现步骤摘要】
一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统
本专利技术涉及农业
，具体涉及一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统。
技术介绍
精准农业是近年来国际上农业科学研究的热点领域之一，是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合，精准农业的含义就是按照田间每一操作单元的具体条件，精细准确地调整土壤和作物管理措施，最大限度地优化各项农业投入，以获取最高产量和最大经济效益；同时保护农业生态环境，保护土地等农业自然资源。目前精准农业主要从两个方面进行，一是基于传感器技术的精准农业；二是基于地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)、全球卫星定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)、遥感技术(RemoteSensing，RS)和计算机自动控制系统的精准农业，也就是所谓的基于“3S”的精准农业。目前，基于管理对象的不同，采用的技术基础各异，但无论其基于的技术如何，实施精准农业的关键在于实现对农田土壤信息的准确获取，尤其是随着自动灌溉技术的推广和应用，对农田土壤湿度的获取就显得尤为重要了。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，包括土壤湿度监测模块、数据汇集模块、通信模块和土壤湿度信息处理中心；所述的土壤湿度监测模块用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度信息，对所述土壤湿度信息进行数据处理，并与网络中数据汇集模块进行无线通信；数据汇集模块，用于接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信息并将该土壤湿度信息打包后发送给通信模块，以及向所述土壤湿度监测模块发送指令信息；通信模块，用于将来自所述数据汇集模块的土壤湿度信息包传输到土壤湿度信息处理中心，所述通信模块与所述数据汇集模块一起组成网关；土壤湿度信息处理中心，用于对土壤湿度信息进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度监测模块进行控制管理。本专利技术的有益效果为：实现了土壤湿度信息的智能获取，灵活性良好、扩展功能较高、智能化程度良好。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1本专利技术的结构框图；图2是本专利技术土壤湿度信息处理中心的连接框图。附图标记：土壤湿度监测模块1、数据汇集模块2、通信模块3、土壤湿度信息处理中心4、信息接收单元10、信息存储单元20、信息分析处理单元30、土壤湿度传感器控制单元40。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1、图2，本实施例提供的一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，包括土壤湿度监测模块1、数据汇集模块2、通信模块3和土壤湿度信息处理中心4；所述的土壤湿度监测模块1用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度信息，对所述土壤湿度信息进行数据处理，并与网络中数据汇集模块2进行无线通信；数据汇集模块2，用于接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信息并将该土壤湿度信息打包后发送给通信模块3，以及向所述土壤湿度监测模块1发送指令信息；通信模块3，用于将来自所述数据汇集模块2的土壤湿度信息包传输到土壤湿度信息处理中心4，所述通信模块3与所述数据汇集模块2一起组成网关；土壤湿度信息处理中心4，用于对土壤湿度信息进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度监测模块1进行控制管理。作为其中一个实施例，所述土壤湿度信息处理中心4包括信息接收单元10、信息存储单元20、信息分析处理单元30、土壤湿度传感器控制单元40。作为其中一个实施例，所述土壤湿度信息包括土壤湿度值、空气温湿度。本专利技术上述实施例设计的智能家居设备调控系统能够实时获取土壤湿度信息，并对土壤湿度信息进行分析处理，灵活性良好、扩展功能较高、智能化程度良好。作为其中一个实施例，所述的对所述土壤湿度信息进行数据处理，具体包括：(1)土壤湿度传感器利用滑动窗口采集土壤湿度信息，对同一滑动窗口内采集的土壤湿度信息进行异常数据检测，丢弃检测到的异常数据；(2)设对应于某一滑动窗口的剩余的土壤湿度信息为X′＝{X1,X2,…,Xμ}，按照下列计算公式对剩余土壤湿度信息进行处理：式中，X″为处理后的土壤湿度信息，Xw表示剩余的土壤湿度信息中第w个土壤湿度信息；(3)确定λ个滑动窗口对应的处理后的土壤湿度信息，作为单次发送的土壤湿度信息，其中λ根据实际情况进行设置。异常数据为土壤湿度信息中与多数土壤湿度信息毫无关联的少部分土壤湿度信息，其的出现能够造成土壤湿度信息质量恶化，影响后续对土壤湿度信息的分析和判断，本优选实施例利用滑动窗口技术对土壤湿度传感器采集的土壤湿度信息进行异常数据剔除和进一步的均值化处理，能够适应非稳态的土壤湿度信息，提高收集的土壤湿度信息的质量，有利于提高土壤湿度信息获取系统的监测精度。本优选实施例采用上述方式对土壤湿度信息进行处理，能够在保证土壤湿度信息精度的前提下节省土壤湿度传感器的土壤湿度信息发送量，从而节省土壤湿度传感器的土壤湿度信息发送能耗以及数据汇集模块的土壤湿度信息接收能耗，进一步降低土壤湿度信息收集的网络能耗。作为其中一个实施例，土壤湿度传感器对同一滑动窗口内采集的土壤湿度信息进行异常数据检测时，具体执行：(1)土壤湿度传感器将在第一次滑动窗口内采集的土壤湿度信息作为训练样本集，对训练样本集进行异常数据检测，若没有检测到异常数据，对下一次滑动窗口内采集的土壤湿度信息进行同样的异常数据检测，直至检测到异常数据；(2)土壤湿度传感器采集一个新的土壤湿度信息Xy；(3)若Xy满足异常数据判定条件，则将Xy判定为异常数据，并将Xy与之前的异常数据构成新的异常数据集，若Xy不满足异常数据判定条件，返回到(2)，所述的异常数据判定条件为：式中，S(Xy,Qn)表示Xy与当前异常数据集Q中的第n个异常数据之间的欧式距离，v为当前异常数据集Q具有的异常数据数目，S(Q％,Qβ)表示异常数据集Q中任意两个异常数据间的欧式距离；(4)依次对土壤湿度传感器新采集的土壤湿度信息进行异常数据判定，直至完成λ个滑动窗口对应的土壤湿度信息的异常数据判定。本优选实施例实现了土壤湿度信息的异常数据判定，采用上述方式对同一滑动窗口内采集的土壤湿度信息进行异常数据检测，基于旧的异常数据进行新采集的土壤湿度信息的异常数据判定，减少了该算法的迭代次数，进一步提高了离群检测效率，且设计的异常数据判定策略能够适应异常数据集的变化；在对土壤湿度信息进行异常数据检测时，利用滑动窗口进行分批检测，能够更加适应不平稳的土壤湿度信息。作为其中一个实施例，所述的对训练样本集进行异常数据检测，具体包括：(1)设训练样本集中相隔最远的两个土壤湿度信息间的欧式距离为smax，训练样本集为X＝{X1,X2,…,X0}，K表示训练样本集中土壤湿度信息的数目，按照下列公式计算训练样本集中每一个土壤湿度信息的数据偏离程度：式中，表示土壤湿度信息Xi的数据偏离程度，Xi∈X，G(Xi,0.8smax)表示与Xi在0.8smax距离范围内的土壤湿度信息的数目，Xij表示与Xi在0.8smax距离范围内的第j个土壤湿度信息，G本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，其特征是，包括土壤湿度监测模块、数据汇集模块、通信模块和土壤湿度信息处理中心；所述的土壤湿度监测模块用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度信息，对所述土壤湿度信息进行数据处理，并与网络中数据汇集模块进行无线通信；数据汇集模块，用于接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信息并将该土壤湿度信息打包后发送给通信模块，以及向所述土壤湿度监测模块发送指令信息；通信模块，用于将来自所述数据汇集模块的土壤湿度信息包传输到土壤湿度信息处理中心，所述通信模块与所述数据汇集模块一起组成网关；土壤湿度信息处理中心，用于对土壤湿度信息进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度监测模块进行控制管理。

【技术特征摘要】
1.一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，其特征是，包括土壤湿度监测模块、数据汇集模块、通信模块和土壤湿度信息处理中心；所述的土壤湿度监测模块用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度信息，对所述土壤湿度信息进行数据处理，并与网络中数据汇集模块进行无线通信；数据汇集模块，用于接收来自土壤湿度传感器的土壤湿度信息并将该土壤湿度信息打包后发送给通信模块，以及向所述土壤湿度监测模块发送指令信息；通信模块，用于将来自所述数据汇集模块的土壤湿度信息包传输到土壤湿度信息处理中心，所述通信模块与所述数据汇集模块一起组成网关；土壤湿度信息处理中心，用于对土壤湿度信息进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度监测模块进行控制管理。2.根据权利要求1所述的一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，其特征是，所述土壤湿度信息处理中心包括信息接收单元、信息存储单元、信息分析处理单元和土壤湿度传感器控制单元。3.根据权利要求1所述的一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，其特征是，所述土壤湿度信息包括土壤湿度值、空气温湿度。4.根据权利要求1所述的一种用于精准农业的土壤湿度信息获取系统，其特征是，所述的对所述土壤湿度信息进行数据处理，具体包括：(1)土壤湿度传感器利用滑动窗口采集土壤湿度信息，对同一滑动窗口内采集的土壤湿度信息进行异常数据检测，丢弃检测到的异常数据；(2)设对应于某一滑动窗口的剩余的土壤湿度信息为X′＝{X1,X2,…,Xμ}，按照下列计算公式对剩余土壤湿度信息进行处理：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈剑桃，
申请(专利权)人：陈剑桃，
类型：发明
国别省市：广西,45