一种基于农业物联网的元宇宙交互系统及其方法技术方案

本发明专利技术的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统及其方法，其中，一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，包括农业物联网架构单元和虚拟交互单元,所述的农业物联网采集现实农田的动态数据，所述的数据包括农田地形图，所述的农业物联网架构单元包括感知层、网络层和应用层，农业物联网采集的数据传输至虚拟交互单元，所述的虚拟交互单元包括展示互动层和执行机构层；所述的展示互动层展示虚拟农田、监测数据、人机互动；所述的执行机构层执行虚拟交互单元下达指令。互单元下达指令。互单元下达指令。

【技术实现步骤摘要】
一种基于农业物联网的元宇宙交互系统及其方法


[0001]本专利技术属于元宇宙
，尤其涉及一种基于农业物联网的元宇宙交互系统及其方法。

技术介绍

[0002]农业物联网系统利用温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、电导率传感器、光照度传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、EC值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，并通过系统处理，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。元宇宙是把现实世界中采集的静态数据和动态数据投送到虚拟世界的构成设计中，形成一个在同一时间轴上与现实世界平行的虚拟世界。农业物联网在国内已经获得广泛应用。元宇宙建立虚拟世界，提供“虚拟人”与人类互动，人类也可以“化身”为“虚拟人”，在虚拟世界里互相交流，甚至可以进行商业活动，如举行会议、签订合同等，中国专利《一种元宇宙系统》(申请日：2021.12.12，申请号：202111513293.X，申请公布号：CN114359519A)已有公开，此外，中国专利《基于DIKWP模型的元宇宙虚拟交互方法》(申请日：2021.12.31，申请号：202111675871.X，申请公布号：CN114359523 A)、外国申请人于中国申请《元宇宙数据融合系统》(申请日：2020.05.15，申请号：202080041118.2，申请公布号：CN 114223008A)也有应用。农业物联网和元宇宙两方面，技术均成熟，但是目前国内外暂无把两者结合起来形成一个适用于农村或者农业土地上新系统的技术方案。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种基于农业物联网的元宇宙交互系统及其方法。
[0004]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，包括农业物联网架构单元和虚拟交互单元,所述的农业物联网采集现实农田的动态数据，所述的数据包括农田地形图，所述的农业物联网架构单元包括感知层、网络层和应用层，农业物联网采集的数据传输至虚拟交互单元，所述的虚拟交互单元包括展示互动层和执行机构层；所述的展示互动层展示虚拟农田、监测数据、人机互动；所述的执行机构层执行虚拟交互单元下达指令。
[0005]进一步的，感知层采集数据通过网络层传输至应用层，所述的应用层依据农田地形图数据搭建虚拟农田环境。
[0006]进一步的，所述的展示互动层的设备包括3D环幕模块、VR眼镜和人体穿戴设备；所述的人体穿戴设备中搭载人体动作传感器；
[0007]所述的执行机构层的设备包括无人植保机、水肥一体化自动灌溉设备及农机协作单元。
[0008]再进一步的，所述的感知层上的感知设备包括农情哨兵采集端、农情无人侦察机、农情气象站，感知层的感知设备上设置数据采集设备；所述的数据采集设备包括温度、湿
度、电导率、PH值传感器，RFID设备，视频监控设备；所述的农情无人侦察机飞巡全域农田或抵近侦察无农情哨兵采集端农田区域；所述的农情气象站获得当地气象数据；农机协作单元的农机上设置GPS定位装置和动作传感器；
[0009]所述的网络层通过LAN或WLAN或4G或5G或Wifi构成高速网络系统；
[0010]所述的应用层包括服务器和路由器、交换机、防火墙网络设备构成的企业网络，网络设备与因特网互联，还包括虚拟农田的演示和人机互动模块、农情传感器的数据收集及存储模块，所述的虚拟农田的演示和人机互动模块与展示互动层互联。
[0011]再进一步的，感知设备和/或执行机构层的设备所设区域布置GPS基准站，GPS基准站采集的载波相位发给感知设备和/或执行机构层的设备的用户接收机。
[0012]再进一步的，所述的农情哨兵采集端采集的数据包括土壤墒情的数据，样株生长数据和健康状态数据；所述的农情无人侦察机采集的数据包括农作物生长情况数据和病虫害灾情数据；所述的农情气象站采集的数据包括当地气象数据。
[0013]再进一步的，所述的应用层还包括农业生产环境监测和优化单元、农事安排单元、农作物病虫害识别与治理单元、农情预测单元；
[0014]所述的农业生产环境监测和优化单元上包括农作物成熟度研判模块和AR测量模块；所述的农事安排单元采用决策树模型；所述的农作物病虫害识别与治理单元上包括基于机器视觉的农作物病虫害检测模块；所述的农情预测单元包括气象灾害预测分析模块；
[0015]所述的气象灾害预测分析模块的数据包括农情哨兵采集端提供GPS坐标位置、实时土壤墒情数据；土壤墒情历年数据集；农情气象站数据；降雨量阈值；降雨量阈值。
[0016]再进一步的，所述的农情传感器的数据收集及存储模块储存应用层收集从农情哨兵采集端传来的土壤墒情数据包及图片/影像资料、农情无人侦察机传来的图片/影像资料、农情气象站传来的气象数据包、水肥一体化自动灌溉设备的施肥、施药量动态数据。
[0017]一种基于农业物联网的元宇宙交互方法，
[0018]所述的农作物成熟度研判模块采用农作物成熟度研判使用色卡比较发、农作物果实尺寸/色卡比较法：
[0019]其中，农作物成熟度色卡库Z1{R，G，B}、果实成熟度色卡库Z2{R，G，B}和果实成熟度尺寸库R2{X，Y}；
[0020]农情无人侦察机飞巡农田拍摄图片，通过对比色卡库数据，确定农作物成熟度；和/或通过农情哨兵采集端微距拍摄样株照片，并通过AR测量模块获得农作物果实尺寸，对比色卡库数据、果实成熟度尺寸库的果实颜色、尺寸确定农作物成熟度；
[0021]所述的基于机器视觉的农作物病虫害检测模块，执行包括以下步骤：
[0022]1)、图像采集：
[0023]农情哨兵采集端采集样株的图片，通过网络传送至应用层；
[0024]2)、图像预处理：
[0025]应用层使用边缘检测分割方法，利用边缘检测滤波器检测叶片图像的边缘，增强图像，对图片进行对比度变换、颜色扰动、高斯噪声、缩放、旋转、仿射变换处理；
[0026]3)、提取图像特征，获取特征向量：
[0027]对图像颜色特征、HSV特征、纹理特征、方向梯度直方图特征，使用大数据聚类分析，获取图像的特征向量；
[0028]4)、病虫害分析:
[0029]根据获得的图像的特征向量和从拍摄的众多农作物叶片图像中随机选择若干张建立模型训练的样本库，在支持向量机模型、循环神经网络模型以及卷积神经网络模型中进行对比分析将健康叶片、某种病虫害叶片进行精细分析；
[0030]所述的气象灾害预测分析模块上设置触发模块，当采集数据超出阈值，触发模块启动。
[0031]进一步的，所述的HSV特征包括色调H、饱和度S和亮度V；
[0032]所述的土壤墒情数据计算式：
[0033]θ
a,t+1
＝К
t
(θ
a,t
+Р
t
+Φ
t
)
[0034]θ为墒情指数，为土壤含水量，t为日期，Р为降水量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，包括农业物联网架构单元和虚拟交互单元，其特征在于：所述的农业物联网采集现实农田的动态数据，所述的数据包括农田地形图，所述的农业物联网架构单元包括感知层、网络层和应用层，农业物联网采集的数据传输至虚拟交互单元，所述的虚拟交互单元包括展示互动层和执行机构层；所述的展示互动层展示虚拟农田、监测数据、人机互动；所述的执行机构层执行虚拟交互单元下达指令。2.根据权利要求1所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：感知层采集数据通过网络层传输至应用层，所述的应用层依据农田地形图数据搭建虚拟农田环境。3.根据权利要求1或2所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：所述的展示互动层的设备包括3D环幕模块、VR眼镜和人体穿戴设备；所述的人体穿戴设备中搭载人体动作传感器；所述的执行机构层的设备包括无人植保机、水肥一体化自动灌溉设备及农机协作单元。4.根据权利要求3所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：所述的感知层上的感知设备包括农情哨兵采集端、农情无人侦察机、农情气象站，感知层的感知设备上设置数据采集设备；所述的数据采集设备包括温度、湿度、电导率、PH值传感器，RFID设备，视频监控设备；所述的农情无人侦察机飞巡全域农田或抵近侦察无农情哨兵采集端农田区域；所述的农情气象站获得当地气象数据；农机协作单元的农机上设置GPS定位装置和动作传感器；所述的网络层通过LAN或WLAN或4G或5G或Wifi构成高速网络系统；所述的应用层包括服务器和路由器、交换机、防火墙网络设备构成的企业网络，网络设备与因特网互联，还包括虚拟农田的演示和人机互动模块、农情传感器的数据收集及存储模块，所述的虚拟农田的演示和人机互动模块与展示互动层互联。5.根据权利要求4所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：感知设备和/或执行机构层的设备所设区域布置GPS基准站，GPS基准站采集的载波相位发给感知设备和/或执行机构层的设备的用户接收机。6.根据权利要求4所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：所述的农情哨兵采集端采集的数据包括土壤墒情的数据，样株生长数据和健康状态数据；所述的农情无人侦察机采集的数据包括农作物生长情况数据和病虫害灾情数据；所述的农情气象站采集的数据包括当地气象数据。7.根据权利要求4所述的一种基于农业物联网的元宇宙交互系统，其特征在于：所述的应用层还包括农业生产环境监测和优化单元、农事安排单元、农作物病虫害识别与治理单元、农情预测单元；所述的农业生产环境监测和优化单元上包括农作物成熟度研判模块和AR测量模块；所述的农事安排单元采用决策树模型；所述的农作物...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑞曜，
申请(专利权)人：徐瑞曜，
类型：发明
国别省市：