一种基于物联网的大棚系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于物联网的大棚系统，大棚内种植草莓，包括监测子系统和采摘子系统，所述监测子系统包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置。本发明专利技术的有益效果：提升了大棚种植的现代化水平。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的大棚系统
本专利技术涉及大棚
，具体涉及一种基于物联网的大棚系统。
技术介绍
目前，绝大多数的大棚均采用人工种植和护理，浪费大量的人力和物力，并不一定能够达到作物成长的最佳要求，现代化管理和自动化控制水平不高，管理人员必须现场工作，人力成本高且不利于温室大棚的规模化发展。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提供一种基于物联网的大棚系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了一种基于物联网的大棚系统，大棚内种植草莓，包括监测子系统和采摘子系统，所述监测子系统包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置，所述环境调节模块接收控制指令，并根据控制指令对温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置进行控制，所述采摘子系统用于对大棚内的草莓进行采摘。本专利技术的有益效果为：提供了一种基于物联网的大棚系统，实现了对大棚环境的检测、调节以及种植物的收获，提升了大棚种植的现代化水平。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是本专利技术的结构示意图；附图标记：监测子系统1、采摘子系统2。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，本实施例的一种基于物联网的大棚系统，大棚内种植草莓，包括监测子系统1和采摘子系统2，所述监测子系统1包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置，所述环境调节模块接收控制指令，并根据控制指令对温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置进行控制，所述采摘子系统2用于对大棚内的草莓进行采摘。本实施例提供了一种基于物联网的大棚系统，实现了对大棚环境的检测、调节以及种植物的收获，提升了大棚种植的现代化水平。优选的，所述采摘子系统2包括一次处理模块、二次处理模块、三次处理模块、四次处理模块、五次处理模块、六次处理模块和七次处理模块，所述一次处理模块用于采集枝头草莓图像，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测，所述三次处理模块用于对转换后的枝头草莓图像进行分割，所述四次处理模块用于对分割后的图像进行滤波处理，所述五次处理模块用于根据滤波处理后的图像对草莓的特征进行提取，所述六次处理模块根据特征对草莓进行识别，所述七次处理模块根据识别结果对草莓进行采摘。由于树叶的遮拦，采集的图像中草莓大都丧失了细节轮廓特征，目标边缘状况也远不理想，对于枝头草莓识别带来很大的难度，由于种植园区的天空、光照、房屋、阴影等背景因素影响，草莓的果形特征也往往淹没在各类背景或图像噪声中。本优选实施例采摘子系统通过转换模块、分割模块、四次处理模块的处理，实现了草莓特征的准确提取、枝头草莓识别和采摘。优选的，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测：根据Lab色彩空间中红绿分量a对草莓进行检测，设定检测阈值RU，RU∈[-5,-6.5]，若像素点红绿分量a＜RU，则将其作为背景部分，若像素点红绿分量a≥RU，则将其作为可采摘草莓；草莓成熟的过程为由绿到红的过程，这很符合Lab色彩空间中红绿分量的特点，本优选实施例二次处理模块充分利用这点保证了可采摘草莓的准确检测，通过调节检测阈值，可以调节可采摘草莓的成熟度，检测阈值越大，表示可采摘草莓的成熟度越高。优选的，所述三次处理模块包括灰度化模块和阈值分割模块，所述灰度化模块用于将Lab色彩空间中红绿分量图像转化为灰度图像，所述阈值分割模块用于对灰度图像进行阈值分割，从复杂的背景中分割出草莓。所述阈值分割模块包括第一分割模块、第二分割模块和融合分割模块，所述第一分割模块用于获取第一目标区域，所述第二分割模块用于获取第二目标区域，所述融合分割模块用于根据第一目标区域和第二目标区域确定目标。所述第一分割模块用于获取第一目标区域：设大小为M×N的灰度图像W，灰度级数为L，像素点(m,n)的灰度值为h(m,n)，m∈{1,2,…,M}，n∈{1,2,…,N}，0≤h(m,n)≤L-1，采用下式确定图像的第一分割函数：在式子里，i＝h(m,n)，pi表示灰度值为h(m,n)的像素占图像中总像素数量的个数，t表示第一分割阈值，BZW表示图像的第一分割函数；最大化第一分割函数，得到最佳第一分割阈值t′：将大于最佳第一分割阈值的像素点作为第一目标区域，小于最佳第一分割阈值的像素点作为背景。所述第二分割模块用于获取第二目标区域：计算以像素点(m,n)为中心的5×5邻域的平均灰度值k(m,n)，0≤k(m,n)≤L-1，采用下式确定图像的第二分割函数：在式子里，j＝k(m,n)，p(i,j)表示图像中像素灰度值为i且像素点5×5邻域的平均灰度值为j的像素点的个数占图像总像素点的比例，(r,s)表示第二分割阈值，FVW表示图像的第二分割函数；最大化第二分割函数，得到最佳第二分割阈值(r′,s′)：把大于最佳第二分割阈值的像素点作为第二目标区域，小于最佳第二分割阈值的像素点作为背景。所述融合分割模块用于根据第一目标区域和第二目标区域确定目标：将第一目标区域和第二目标区域的重合部分作为目标，即枝头草莓。本优选实施例采用两次阈值分割的办法，准确确定了目标，即枝头草莓。采用本专利技术基于物联网的大棚系统，选取5个大棚进行实验，分别为大棚1、大棚2、大棚3、大棚4、大棚5，对监测准确性和采摘成本进行统计，同人工管理相比，产生的有益效果如下表所示：监测准确性提高采摘成本降低大棚129％27％大棚227％26％大棚326％26％大棚425％24％大棚524％22％最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对本专利技术保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术作了详细地说明，本领域的普通技术大棚应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的实质和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网的大棚系统，其特征在于，大棚内种植草莓，包括监测子系统和采摘子系统，所述监测子系统包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置，所述环境调节模块接收控制指令，并根据控制指令对温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置进行控制，所述采摘子系统用于对大棚内的草莓进行采摘。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的大棚系统，其特征在于，大棚内种植草莓，包括监测子系统和采摘子系统，所述监测子系统包括环境参数采集模块、云端服务器、控制模块、环境参数调节模块，所述环境参数采集模块用于采集大棚内的环境参数，所述环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、气压传感器和土壤肥料测定仪，所述云端服务器与环境参数采集模块电连接，用于接收环境参数信息，所述控制模块与云端服务器通过无线网络连接，并根据环境参数信息向环境参数调节模块发送控制指令，所述环境参数调节模块包括温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置，所述环境调节模块接收控制指令，并根据控制指令对温度控制装置、湿度控制装置、亮度调节装置、气压调节装置和土壤肥料供给装置进行控制，所述采摘子系统用于对大棚内的草莓进行采摘。2.根据权利要求1所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述采摘子系统包括一次处理模块、二次处理模块、三次处理模块、四次处理模块、五次处理模块、六次处理模块和七次处理模块，所述一次处理模块用于采集枝头草莓图像，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测，所述三次处理模块用于对转换后的枝头草莓图像进行分割，所述四次处理模块用于对分割后的图像进行滤波处理，所述五次处理模块用于根据滤波处理后的图像对草莓的特征进行提取，所述六次处理模块根据特征对草莓进行识别，所述七次处理模块根据识别结果对草莓进行采摘。3.根据权利要求2所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述二次处理模块用于将枝头草莓图像转换到Lab色彩空间，对草莓进行检测：根据Lab色彩空间中红绿分量a对草莓进行检测，设定检测阈值RU，RU∈[-5,-6.5]，若像素点红绿分量a＜RU，则将其作为背景部分，若像素点红绿分量a≥RU，则将其作为可采摘草莓。4.根据权利要求3所述的基于物联网的大棚系统，其特征在于，所述三次处理模块包括灰...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄信文，
申请(专利权)人：深圳市鑫汇达机械设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44