红掌栽培温室大棚控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及温室大棚技术领域，特别涉及一种红掌栽培温室大棚控制系统，包括采集模块、调控模块、分析平台、数据库和终端，所述分析平台与采集模块连接，用于对采集模块采集的数据进行分析处理，所述调控模块与分析平台连接，以根据分析平台的分析结果对温室大棚进行调控，所述数据库与分析平台连接，用于存储分析平台的分析结果，所述终端与分析平台连接以实现可视化操作；本发明专利技术提供一种红掌栽培智能化，规模化，且精品红掌的栽培成功率达到85％～90％的红掌栽培温室大棚控制系统及方法。～90％的红掌栽培温室大棚控制系统及方法。～90％的红掌栽培温室大棚控制系统及方法。

【技术实现步骤摘要】
红掌栽培温室大棚控制系统及方法


[0001]本专利技术涉及温室大棚
，特别涉及一种红掌栽培温室大棚控制系统及方法。

技术介绍

[0002]红掌又名安祖花、火鹤花、花烛，属天南星科花烛属的多年生常绿草本植物，原产地于南美洲，有红色、粉色、白色、橙色、紫色和杂色等多个品种，其花枝由佛焰苞和肉穗组成，具有花形奇特、花色艳丽、周年开花、叶形美观等诸花多优点，观赏性极强，深受全世界消费者喜爱，广泛摆放于家庭、酒店、办公楼、会议等场合。随着消费时尚的转变和国民购买力的增强，社会对中高端精品红掌的需求逐渐加大。
[0003]红掌栽培的传统方法主要是露天和小规模栽培，此种栽培模式能否培育出精品红掌很大程度取决于种植者的经验和气候条件，不易把控，且很难规模化。目前，国内也有企业采用温室大棚实现红掌的规模化种植，但温室大棚内气候条件的调控仍然取决于种植者的经验，精品红掌的栽培成功率还是较低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷和不足，提供一种红掌栽培智能化，规模化，且精品红掌的栽培成功率达到85％～90％的红掌栽培温室大棚控制系统及方法。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案是：一种红掌栽培温室大棚控制系统，包括采集模块、调控模块、分析平台、数据库和终端，所述分析平台与采集模块连接，用于对采集模块采集的数据进行分析处理，所述调控模块与分析平台连接，以根据分析平台的分析结果对温室大棚进行调控，所述数据库与分析平台连接，用于存储分析平台的分析结果，所述终端与分析平台连接以实现可视化操作。
[0006]进一步地，所述采集模块包括光照度传感器、温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、水肥传感器、粘虫板和摄像头，所述光照度传感器对温室大棚内的光照强度进行采集，所述温度传感器对温室大棚内的温度进行采集，所述湿度传感器对温室大棚内的土壤湿度和空气湿度进行采集，所述二氧化碳浓度传感器对温室大棚内的二氧化碳浓度进行采集，所述水肥传感器对温室大棚内水肥的EC值和PH值进行采集，所述粘虫板采集温室大棚内病虫害信息，所述摄像头监测并采集温室大棚内红掌的生长状态。
[0007]进一步地，所述调控模块包括调光装置、调温装置、调湿装置、调气装置、施肥装置和喷药装置，所述调光装置包括安装在温室大棚顶部的透明面板、铺设在透明面板外表面的遮光帘以及悬吊在温室大棚内的光照灯，所述遮光帘由电机驱动以实现遮光帘的铺开和收卷，所述调温装置包括分布在温室大棚内的热水管道和水帘风机，所述调湿装置包括地面上纵横交错的沟槽以及分布在温室大棚内的加湿器，所述调气装置为二氧化碳发生器，所述施肥装置包括配肥组件和与配肥组件连通的灌溉组件，所述喷药装置包括配药组件和与配药组件连通的喷洒组件。
[0008]进一步地，所述配肥组件包括母液罐、第一称重料斗、第一称重传感器和配肥桶，所述母液罐和配肥桶通过第一称重料斗连通，所述第一称重传感器安装在第一称重料斗的顶部，所述配肥桶与灌溉组件连通。
[0009]进一步地，所述配药组件包括药剂罐、第二称重料斗、第二称重传感器和配药桶，所述药剂罐和配药桶通过第二称重料斗连通，所述第二称重传感器安装在第二称重料斗的顶部，所述配药桶与喷洒组件连通。
[0010]一种红掌栽培温室大棚控制系统的控制方法，具体步骤如下，
[0011]S1.数据的采集：所述采集模块采集本期温室大棚内的气候条件和红掌的生长状态，并传输至分析平台，所述气候条件包括光照强度、温度、湿度、水肥和病虫害，所述红掌生长状态包括株高、叶片大小、叶片数量、叶片颜色、花朵数量和花朵颜色；
[0012]S2.数据的分析处理：所述分析平台根据采集模块采集的本期温室大棚内的气候条件和红掌的生长状态对下一期温室大棚内的气候条件和红掌生长状态进行预测；
[0013]S3.数据的调控：所述调控模块根据分析平台的预测结果对本期温室大棚内的气候条件进行调整。
[0014]进一步地，所述步骤S2的具体内容如下：
[0015]S21.数据的处理：对数据库中数据进行归一化处理形成数据集S0，将数据集S0按8:2的比例划分为训练集S1和测试集S2；
[0016]S22.预测模型的构建：基于XGBoost算法构建预测模型；
[0017]S23.预测模型的训练：预测模型基于训练集S1进行训练形成初代预测模型；
[0018]S24.预测模型的优化：利用网格搜索法对初代预测模型中的参数进行优化，生成最优的预测模型。
[0019]进一步地，所述步骤S21中归一化处理的公式为：
[0020][0021]其中，x
i
表示数据库中的元素，x
max
、x
min
分别表示数据库中的元素的最大值和最小值，
[0022]进一步地，所述步骤S23的具体内容如下：
[0023]S231.分别设定初代预测模型中多个参数的预设值；
[0024]S232.利用网格搜索法对初代预测模型中多个参数的预设值进行排列组合；
[0025]S233.循环初代预测模型中参数的所有预设值组合，所有预设值组合的初代预测模型基于测试集S2进行测试，根据评价指标选取最佳参数。
[0026]进一步地，所述步骤S233中的评价指标包括决定系数R2和均方根误差RMSE，具体公式如下：
[0027][0028][0029]其中，n为测试集S2的元素数量，y
i
为实际值，为预测值，为实际值的平均值。
[0030]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0031](1)本专利技术通过分析平台对采集模块采集的数据进行分析处理，调控模块根据分析平台的分析结果对温室大棚进行自动调控，实现红掌栽培的智能化和规模化，提高了精品红掌的栽培成功率，使其达到85％～90％；
[0032](2)本专利技术通过XGBoost算法构建预测模型，并结合网格搜索法对预测模型进行优化，提高了预测模型的预测精度，进而保证了调控模块的准确调整，从而进一步保证了精品红掌的栽培成功率。
附图说明
[0033]为了使本专利技术的内容更容易和清楚地被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步的详细说明，其中：
[0034]图1为本专利技术控制系统的框架图；
[0035]图2为本专利技术配肥组件的示意图；
[0036]图3为本专利技术配药组件的示意图；
[0037]图4为本专利技术控制方法的流程图。
[0038]图中：1、采集模块；1a、光照度传感器；1b、温度传感器；1c、湿度传感器；1d、二氧化碳浓度传感器；1e、水肥传感器；1f、粘虫板；1g、摄像头；2、调控模块；2a、调光装置；2a1、透明面板；2a2、遮光帘；2a3、光照灯；2a4、电机；2b、调温装置；2b1、热水管道；2b2、水帘风机；2c、调湿装置；2c1、沟槽；2c2、加湿器；2d、调气装置；2e、施肥装置；2e1、配肥组件；2e1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红掌栽培温室大棚控制系统，包括采集模块(1)、调控模块(2)、分析平台(3)、数据库(4)和终端(5)，其特征在于，所述分析平台(3)与采集模块(1)连接，用于对采集模块(1)采集的数据进行分析处理，所述调控模块(2)与分析平台(3)连接，以根据分析平台(3)的分析结果对温室大棚进行调控，所述数据库(4)与分析平台(3)连接，用于存储分析平台(3)的分析结果，所述终端(5)与分析平台(3)连接以实现可视化操作。2.根据权利要求1所述的红掌栽培温室大棚控制系统，其特征在于，所述采集模块(1)包括光照度传感器(1a)、温度传感器(1b)、湿度传感器(1c)、二氧化碳浓度传感器(1d)、水肥传感器(1e)、粘虫板(1f)和摄像头(1g)，所述光照度传感器(1a)对温室大棚内的光照强度进行采集，所述温度传感器(1b)对温室大棚内的温度进行采集，所述湿度传感器(1c)对温室大棚内的土壤湿度和空气湿度进行采集，所述二氧化碳浓度传感器(1d)对温室大棚内的二氧化碳浓度进行采集，所述水肥传感器(1e)对温室大棚内水肥的EC值和PH值进行采集，所述粘虫板(1f)采集温室大棚内病虫害信息，所述摄像头(1g)监测并采集温室大棚内红掌的生长状态。3.根据权利要求2所述的红掌栽培温室大棚控制系统，其特征在于，所述调控模块(2)包括调光装置(2a)、调温装置(2b)、调湿装置(2c)、调气装置(2d)、施肥装置(2e)和喷药装置(2f)，所述调光装置(2a)包括安装在温室大棚顶部的透明面板(2a1)、铺设在透明面板(2a1)外表面的遮光帘(2a2)以及悬吊在温室大棚内的光照灯(2a3)，所述遮光帘(2a2)由电机(2a4)驱动以实现遮光帘(2a2)的铺开和收卷，所述调温装置(2b)包括分布在温室大棚内的热水管道(2b1)和水帘风机(2b2)，所述调湿装置(2c)包括地面上纵横交错的沟槽(2c1)以及分布在温室大棚内的加湿器(2c2)，所述调气装置(2d)为二氧化碳发生器，所述施肥装置(2e)包括配肥组件(2e1)和与配肥组件(2e1)连通的灌溉组件(2e2)，所述喷药装置(2f)包括配药组件(2f1)和与配药组件(2f1)连通的喷洒组件(2f2)。4.根据权利要求3所述的红掌栽培温室大棚控制系统，其特征在于，所述配肥组件(2e1)包括母液罐(2e11)、第一称重料斗(2e12)、第一称重传感器(2e13)和配肥桶(2e14)，所述母液罐(2e11)和配肥桶(2e14)通过第一称重料斗(2e12)连通，所述第一称重传感器(2e13)安装在第一称重料斗(2e12)的顶部，所述配肥桶(2e14)与灌溉组件(2e2)连通。5.根据权利要求3所述的红掌...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，王迎鑫，
申请(专利权)人：常州市祝庄园艺有限公司，
类型：发明
国别省市：