高效生态农林种植实时监测与智能决策系统技术方案

本发明专利技术公开高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，包括信息采集与配置单元、信息传输单元、信息分析单元和信息决策单元；信息采集与配置单元采用若干即插即用传感器；信息分析单元包括信息分析平台和农林环境参数数据库，信息分析平台中的信息接收设备、信息发送设备和农林数据信息分别与环境数据应用模块双向连接；信息决策单元包括病虫害预测、施肥决策和湿度决策。本发明专利技术通过信息传输单元可对农林作物生长的环境参数进行多级无缝传输连接，实现远距离的传输；且结合分析单元和信息决策单元，可对采集的环境参数进行分析和决策，实现智能预警的效果，具有实时性好以及便于管理的特点。

【技术实现步骤摘要】
高效生态农林种植实时监测与智能决策系统
本专利技术属于农林种植
，涉及到高效生态农林种植实时监测与智能决策系统。
技术介绍
作为一个农业强国，农林经济管理一直受到国家的高度重视。农林经济的发展直接关系的国家的经济建设和社会发展，我国在农业发展在不断加强和提高，虽然取得了一定的进步，但是和农业强国相比较，还存在着一定的差距。分析发现我国的农林业种植土地面积比较广阔，但是分布比较分散，而且农业种植缺少现代化的种植技术，目前我国很大部分的农村人员都选择进城务工，导致农村的人口数量不断减少，且农作物播种后需经历除虫草、施肥、浇灌等操作，而现有的农作物监测技术，需农户亲自到播种地进行监测，并根据监测的结果进行除虫草、施肥、浇灌等操作，一旦作物在生长过程出现虫害、缺水、缺肥的问题，农户根据自身经验进行对应的操作，由于农户无法根据农作物所处的实际环境信息进行相应决策操作，导致除虫草剂量、施肥量以及浇灌的水量过量或过少，影响作物的生长效率，同时造成资源的浪费。其中，例如盲目过量施肥，不但不能发挥出肥料的最佳效益，反而带来了诸多问题，a.土壤养分失衡：不合理施肥造成了土壤养分严重失衡、土壤板结和酸化、耕地产出能力和抗灾能力明显下降；B.农林作物产品品质下降：盲目施肥，不但增加农林作物生产成本、降低作物产量，还影响产品质量，直接削弱产品的市场竞争力。同时植物营养失衡会导致作物抗病虫能力减弱，致使农药使用量增加，直接威胁了食品的安全性；污染生态环境。为了提高农作物监测的效果并为农户提供可靠、合理的决策，减少农户的监测工作量，保证农作物的快速生长，现设计农林种植实时监测与智能决策系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，解决了现有人工监测存在监测工作量大、监测效率低，以及无法对农林作物提供可靠决策的问题。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：农林种植实时监测与智能决策系统，包括信息采集与配置单元、信息传输单元、信息分析单元和信息决策单元；所述信息采集与配置单元采用若干即插即用传感器，即插即用传感器包括传感器接口模块，所述传感器接口模块上集成若干用于采集农林种植区域内环境参数的传感器；所述信息传输单元采用Zigbee网络、GPRS网络和Internet网进行无线网络传输，所述Internet网连接PC终端；所述信息分析单元包括信息分析平台和农林环境参数数据库，信息分析平台中的信息接收设备、信息发送设备和农林数据信息分别与环境数据应用模块双向连接，信息接收设备接收信息传输单元发送的环境数据信息，并将接收的环境数据信息发送至环境数据应用模块；其中，环境数据应用模块用于对环境数据信息进行存储，并将环境数据信息通过信息发送设备发送至农林环境参数数据库；其中，农林环境参数数据库用于存储农林种植生态模型；所述信息决策单元包括病虫害预测、施肥决策和湿度决策；其中，预测信息和决策信息通过信息发送设备与环境数据应用模块连接，所述环境数据应用模块将预测信息和决策信息通过信息接收设备发送至信息传输单元中的PC终端。进一步地，所述插即用传感器还包括调配处理模块，所述调配处理模块分别与A/D转换模块和识别模块连接，A/D转换模块将传感器采集的模拟量环境参数信息转换成数字量环境参数信息，并发送至调配处理模块，调配处理模块将接收的数字量环境参数信息发送至信息传输单元。进一步地，所述调配处理模块向识别模块的数据存储器单元中写入TEDS数据，并读取数据存储器单元中的全部TEDS数据。进一步地，所述Zigbee网络中加入路由器以及与路由器连接的协调器，协调器通过串口线将采集的环境数据信息发送至GPRS通信模块，GPRS通信模块对接收的数据信息经GPRS网络以及与GPRS网络连接的Internet网发送至PC终端。进一步地，所述信息传输单元对进行远距离无线数据转换节点的数据包采用防冲突算法，所述防冲突算法包括以下步骤：S1、系统上电启动，GPRS通信模块进行网络连接，等待满足自动发送的条件或预置的定时时间到；S2、协调器接收到用户发送的触发或定时时间到后，信息传输单元发起任务对数据捕获，编码压缩芯片对数据进行编码压缩；S3、协调器通过串口1发送AT命令与GPRS通信模块建立通信协议，且协调器再通过AT命令编辑该数据包，最后GPRS通信模块将数据封装成数据帧；S4、协调器将封装后的数据帧通过串口0发送给GPRS通信模块，协调器不断查询串口状态，直至所有的数据均发完，然后又准备接收下一个数据包。进一步地，所述信息决策单元结合图像对比子系统，所述图像对比子系统包括定时抓拍模块、图像标记模块以及图像分析对比模块；所述定时抓拍模块用于在固定的时间点对农林作物的生长状况进行图像采集，并将采集的图像信息发送图像标记模块；所述图像标记模块对采集的图像中的特定位置进行标记；所述图像分析对比模块用于将不同时间采集的同一颗农林作物的图像上的特定标记位置进行比较。本专利技术的有益效果：本系统中通过信息采集与配置单元，对农林作物的生长环境进行检测，并采用即插即用传感器可对采集环境参数信息的传感器进行自动识别，减少人工操作，实现传感器的即插即用的效果；信息传输单元中通过Zigbee网络、GPRS网络和Internet网的多跳无缝连接，实现生态农林产品种植现场信息的远程无线传输；通过信息分析单元、图像对比子系统并结合信息决策单元，可根据农林作物所在的环境参数以及生长状况制定决策信息，实现智能预警效果，该系统实现了农林作物的全天候、无限距的监测和预警。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中农林种植实时监测与智能决策系统的示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1所示，本专利技术为高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，包括信息采集与配置单元、信息传输单元、信息分析单元和信息决策单元；信息采集与配置单元采用若干即插即用传感器，即插即用传感器包括传感器接口模块和调配处理模块，所述传感器接口模块上集成若干土壤养分(N、P、K)传感器、土壤PH传感器、光照传感器和温湿度传感器等，用于对农林种植区域内的环境参数进行采集；调配处理模块分别与A/D转换模块和识别模块连接，调配处理模块通过A/D转换模块与传感器连接，A/D转换模块用于将传感器采集的模拟量环境参数信息转换成数字量环境参数信息，并发送至调配处理模块，调配处理模块将接收的数字量环境参数信息发送至信息传输单元；识别模块采用DS2430A芯片，用于存储配置传感器的传感器电子数据表格信息；调配处理模块为AT89S51单片机，通过单片机引脚向DS2430A芯片写入TEDS数据，并读取DS2430A芯片中的全部TEDS数据，且根据识别模块中存储的传感器信息对调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，其特征在于：包括信息采集与配置单元、信息传输单元、信息分析单元和信息决策单元；所述信息采集与配置单元采用若干即插即用传感器，即插即用传感器包括传感器接口模块，所述传感器接口模块上集成若干用于采集农林种植区域内环境参数的传感器；所述信息传输单元采用Zigbee网络、GPRS网络和Internet网进行无线网络传输，所述Internet网连接PC终端；所述信息分析单元包括信息分析平台和农林环境参数数据库，信息分析平台中的信息接收设备、信息发送设备和农林数据信息分别与环境数据应用模块双向连接，信息接收设备接收信息传输单元发送的环境数据信息，并将接收的环境数据信息发送至环境数据应用模块；其中，环境数据应用模块用于对环境数据信息进行存储，并将环境数据信息通过信息发送设备发送至农林环境参数数据库；其中，农林环境参数数据库用于存储农林种植生态模型；所述信息决策单元包括病虫害预测、施肥决策和湿度决策；其中，预测信息和决策信息通过信息发送设备与环境数据应用模块连接，所述环境数据应用模块将预测信息和决策信息通过信息接收设备发送至信息传输单元中的PC终端。

【技术特征摘要】
1.高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，其特征在于：包括信息采集与配置单元、信息传输单元、信息分析单元和信息决策单元；所述信息采集与配置单元采用若干即插即用传感器，即插即用传感器包括传感器接口模块，所述传感器接口模块上集成若干用于采集农林种植区域内环境参数的传感器；所述信息传输单元采用Zigbee网络、GPRS网络和Internet网进行无线网络传输，所述Internet网连接PC终端；所述信息分析单元包括信息分析平台和农林环境参数数据库，信息分析平台中的信息接收设备、信息发送设备和农林数据信息分别与环境数据应用模块双向连接，信息接收设备接收信息传输单元发送的环境数据信息，并将接收的环境数据信息发送至环境数据应用模块；其中，环境数据应用模块用于对环境数据信息进行存储，并将环境数据信息通过信息发送设备发送至农林环境参数数据库；其中，农林环境参数数据库用于存储农林种植生态模型；所述信息决策单元包括病虫害预测、施肥决策和湿度决策；其中，预测信息和决策信息通过信息发送设备与环境数据应用模块连接，所述环境数据应用模块将预测信息和决策信息通过信息接收设备发送至信息传输单元中的PC终端。2.根据权利要求1所述的高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，其特征在于：所述插即用传感器还包括调配处理模块，所述调配处理模块分别与A/D转换模块和识别模块连接，A/D转换模块将传感器采集的模拟量环境参数信息转换成数字量环境参数信息，并发送至调配处理模块，调配处理模块将接收的数字量环境参数信息发送至信息传输单元。3.根据权利要求2所述的高效生态农林种植实时监测与智能决策系统，其特征在于：所述调配处理模块向识别模块的数据存储器单元中写...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡泽林，李淼，张健，李华龙，刘晓俊，刘先旺，曾伟辉，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34