基于大数据的农业种植环境智能监控系统技术方案

本发明专利技术提供了基于大数据的农业种植环境智能监控系统，包括：农业种植环境传感监测模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；数据预处理模块，被配置为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至大数据管理模块处进行存储；大数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；远程数据分析终端，被配置为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；异常报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。

【技术实现步骤摘要】
基于大数据的农业种植环境智能监控系统
本专利技术涉及土壤监测
，具体涉及基于大数据的农业种植环境智能监控系统。
技术介绍
现有技术中，信息化技术在推动农业的发展上越来越受到重视。无线传感器网络是实现农业信息化的重要手段，无线传感器网络技术集传感器技术、微机电系统技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体，能够通过各类微型传感器节点间的协作、实时感知和采集被监测对象的信息。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供基于大数据的农业种植环境智能监控系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了基于大数据的农业种植环境智能监控系统，包括：农业种植环境传感监测模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；数据预处理模块，被配置为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至大数据管理模块处进行存储；大数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；远程数据分析终端，被配置为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；异常报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。优选地，所述大数据管理模块包括：元数据管理单元，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合单元，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询单元，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量感知数据、所述元数据。本专利技术的有益效果为：基于大数据和无线传感器网络技术，实现了农田土壤质量的监测，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在土壤质量感知数据不满足条件时及时预警，提高了农田监测的自动化程度以及数据采集精度。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是本专利技术一个示例性实施例的基于大数据的农业种植环境智能监控系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的数据预处理模块的结构示意框图。附图标记：农业种植环境传感监测模块1、数据预处理模块2、大数据管理模块3、远程数据分析终端4、异常报警模块5、第一预处理单元10、第二预处理单元20。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，本专利技术实施例提供了基于大数据的农业种植环境智能监控系统，包括：农业种植环境传感监测模块1，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；数据预处理模块2，被配置为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至大数据管理模块3处进行存储；大数据管理模块3，被配置为对存储的数据进行管理；远程数据分析终端4，被配置为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；异常报警模块5，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息。其中，所述农业种植环境传感监测模块1包括汇聚节点和多个采集所监测位置的土壤质量感知数据的传感器节点，传感器节点采集的土壤质量感知数据最终发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的土壤质量感知数据，并发送至所述数据预处理模块2。在一种可能实现的方式中，所述大数据管理模块3包括：元数据管理单元，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合单元，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询单元，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量感知数据、所述元数据。在一种能够实现的方式中，如图2所示，数据预处理模块2包括第一预处理单元10和第二预处理单元20，第一预处理单元10被配置为对接收的土壤质量感知数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理；第二预处理单元20被配置为对土壤质量感知数据进行缺失检测，并对检测出的缺失序列进行数据填补。本专利技术上述实施例设计的农田土壤质量智能可靠监测系统，实现了农田土壤质量的监测，能够实时将土壤的情况进行记录和分析，在土壤质量感知数据不满足条件时及时预警，提高了农田监测的自动化程度以及数据采集精度。在一种能够实现的方式中，将监测区域划分多个虚拟网格，并从每个虚拟网格中选取与虚拟网格中心点最近的传感器节点作为簇头节点；网络初始时，传感器节点基于选取出的簇头节点进行分簇，每个传感器节点选取最近的簇头节点加入；土壤质量感知数据传输阶段，簇头节点收集簇内各传感器节点采集的土壤质量感知数据，并将收集的土壤质量感知数据传输至汇聚节点。在一个实施例中，簇头节点将收集的土壤质量感知数据传输至汇聚节点，包括：(1)簇头节点按照设定的周期根据当前剩余能量周期性地调节自己的通信距离；(2)簇头节点根据调节的通信距离判断自身是否满足直接通信条件，若簇头节点满足直接通信条件，簇头节点与汇聚节点直接通信，将收集的土壤质量感知数据直接传输至汇聚节点；若不满直接通信条件，簇头节点与汇聚节点间接通信，将收集的土壤质量感知数据经过多跳传输的方式发送至汇聚节点，其中簇头节点在距离汇聚节点更近的其他簇头节点中选择最近的簇头节点作为下一跳节点，将收集的土壤质量感知数据发送至该下一跳节点。所述直接通信条件为：式中，R(i,U)为簇头节点i到汇聚节点的距离，Xi为簇头节点i的当前通信距离，为与簇头节点i距离最近的簇头节点，为与簇头节点i距离次近的簇头节点，为所述最近的簇头节点到汇聚节点的距离，为所述次近的簇头节点到汇聚节点的距离；为判断取值函数，当时，当时，本实施例创造性地设定了直接通信条件，簇头节点将收集的土壤质量感知数据传输至汇聚节时，根据是否满足直接通信条件确定相应的与汇聚节点通信的方式，其中若簇头节点满足直接通信条件，簇头节点与汇聚节点直接通信，将收集的土壤质量感知数据直接传输至汇聚节点；若不满直接通信条件，簇头节点与汇聚节点间接通信。根据该直接通信条件可知，当簇头节点的通信距离小于其到汇聚节点的距离，且相对于其邻居的簇头节点距离汇聚节点更近时，与汇聚节点直接通信，选择直接发送的形式将土壤质量感知数据直接传输至汇聚节点，否则与汇聚节点间接通信，按照多跳转发的形式转发所收集的土壤质量感知数据。本实施例按照簇头节点的实际位置情况确定路由方式，保障了路由的灵活性，有利于提高将收集的土壤质量感知数据发送至汇聚节点的可靠性，降低丢包率，且能够尽可能地减少簇头节点发送土壤质量感知数据的能耗。在一个实施例中，当簇头节点的剩余能量低于预设的能量下限时，簇头节点在其簇内的传感器节点中选择新簇头节点，具体为：(1)簇头节点a将簇内与其距离小于的传感器节点作为备选节点，向各备选节点发送竞选消息；(2)各备选节点接收到所述竞选消息后计算等待时间：式中，Wae表示簇头节点a的第e个备选节点计算的等待时间，Na为所述簇头节点a对应的备选节点数量，na为所述簇头节点a对应的备选节点中已担任过簇头节点的备选节点数量；B(e)为判断取值函数，当所述备选节点e担任过簇头节点时，B(e)＝0，当所述备选节点e未担任过簇头节点时，B(e)＝1；Ye为所述备选节点e的当前剩余能量，Y＝为所述簇头节点a对应簇内第c个传感器节点的当前剩余能量，Ye0为所述传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于大数据的农业种植环境智能监控系统，其特征是，包括：农业种植环境传感监测模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；数据预处理模块，被配置为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至大数据管理模块处进行存储；大数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；远程数据分析终端，被配置为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；异常报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息；其中，所述农业种植环境传感监测模块包括汇聚节点和多个采集所监测位置的土壤质量感知数据的传感器节点，传感器节点采集的土壤质量感知数据最终发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的土壤质量感知数据，并发送至所述数据预处理模块；将监测区域划分多个虚拟网格，并从每个虚拟网格中选取与虚拟网格中心点最近的传感器节点作为簇头节点；网络初始时，传感器节点基于选取出的簇头节点进行分簇，每个传感器节点选取最近的簇头节点加入；土壤质量感知数据传输阶段，簇头节点收集簇内各传感器节点采集的土壤质量感知数据，并将收集的土壤质量感知数据传输至汇聚节点。...

【技术特征摘要】
1.基于大数据的农业种植环境智能监控系统，其特征是，包括：农业种植环境传感监测模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；数据预处理模块，被配置为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至大数据管理模块处进行存储；大数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；远程数据分析终端，被配置为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；异常报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息；其中，所述农业种植环境传感监测模块包括汇聚节点和多个采集所监测位置的土壤质量感知数据的传感器节点，传感器节点采集的土壤质量感知数据最终发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的土壤质量感知数据，并发送至所述数据预处理模块；将监测区域划分多个虚拟网格，并从每个虚拟网格中选取与虚拟网格中心点最近的传感器节点作为簇头节点；网络初始时，传感器节点基于选取出的簇头节点进行分簇，每个传感器节点选取最近的簇头节点加入；土壤质量感知数据传输阶段，簇头节点收集簇内各传感器节点采集的土壤质量感知数据，并将收集的土壤质量感知数据传输至汇聚节点。2.根据权利要求1所述的基于大数据的农业种植环境智能监控系统，其特征是，所述大数据管理模块包括：元数据管理单元，被配置为元数据的添加、删除和更新；数据融合单元，被配置为对相关数据进行融合处理；数据查询单元，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；所述相关数据包括所述土壤质量感知数据、所述元数据。3.根据权利要求1或2所述的基于大数据的农业种植环境智能监控系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳众宝城贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44