一种基于耕地保护的耕地质量监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，涉及土壤监测领域，包括前端、终端和云端，所述前端、终端和云端基于internet通信连接，所述云端包括数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块，所述数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型依次通信连接，所述评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块依次通信连接；本发明专利技术实现了快速评估耕地质量的功效，利于农种过程中对土壤的了解，同时也能够根据耕地质量推荐出适宜的农作物，以及更加适宜农作物的需求指标给出合适的土壤改良方案，实用性更高。实用性更高。实用性更高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于耕地保护的耕地质量监测系统


[0001]本专利技术涉及土壤监测领域，具体涉及一种基于耕地保护的耕地质量监测系统。

技术介绍

[0002]在农业种植中，耕地质量决定着农作物的生存率、产量、质量，因此在农业种植中，耕地质量是一种非常关键的因素，不同的耕地质量会适应不同的农作物生长。
[0003]但传统的耕地质量需要人工通过定期取样检测或者现场检测的方式进行判断耕地质量，存在着及时性差、费时费力、无法实时监测等多种问题，而且在监测到耕地质量后，需要专业性强的人员进行耕地适应农作物进行判断，一方面存在着误差大的问题，另一方面也存在着人力资源占用大的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于：传统的耕地质量需要人工通过定期取样检测或者现场检测的方式进行判断耕地质量，存在着及时性差、费时费力、无法实时监测等多种问题，而且在监测到耕地质量后，需要专业性强的人员进行耕地适应农作物进行判断，一方面存在着误差大的问题，另一方面也存在着人力资源占用大的问题。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，包括前端、终端和云端，所述前端、终端和云端基于internet通信连接，所述云端包括数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块，所述数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型依次通信连接，所述评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块依次通信连接，所述数据输出模块、评估模型、适宜农作物推荐系统、土地改良推荐模块均与终端通信连接；
[0006]所述数据采集模块用于接收监测数据，并将数据传输给主控制模块；
[0007]所述主控制模块用于处理、运算、执行整个云端数据；
[0008]所述数据处理模块用于处理接收的监测数据；
[0009]所述数据储存模块用于储存整个监测系统的各项数据；
[0010]所述数据输出模块用于将监测结构输出至终端和评估模型；
[0011]所述评估模型用于评估耕地综合质量，并输出至终端；
[0012]所述适宜农作物推荐系统用于结合监测的耕地质量向用户推荐适宜的农作物；
[0013]所述土地改良推荐模块用于根据推荐的适宜农作物提供土地改良方法。
[0014]优选的，所述前端包括巡检机器人，所述巡检机器人的底部固定安装有罩体，所述巡检机器人的内部位于罩体的上方位置固定安装有固定板，且固定板的两端均贯穿有导向杆，所述导向杆的底端固定安装有活动板，所述活动板的上部中心位置固定安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆杆的输出轴贯穿固定板与活动板固定连接，所述活动板的底部固定安装有传感器探针。
[0015]优选的，所述传感器探针共设有五根，所述罩体的底部固定安装有五个护管，每根传感器探针均贯穿一根护管，所述护管的底端固定连接有五个刮环，每个所述刮环之间均通过六根连接杆固定连接。
[0016]优选的，五根所述传感器探针分别为pH值传感器、热导率传感器、电阻式传感器、针式密度计、电导率传感器，所述pH值传感器用于监测土壤pH值、所述热导率传感器用于监测土壤有机质含量、所述电阻式传感器用于监测土壤水分、所述针式密度计监测土壤密度和孔隙度、电导率传感器用于监测土壤电导率，所述电动伸缩杆的输出端设有行程传感器，行程传感器与数据采集模块通信连接。
[0017]优选的，所述评估模型数据收集单元、数据预处理单元、指标标准化单元和综合评分计算单元，数据收集单元、数据预处理单元、指标标准化单元和综合评分计算单元依次通信连接，所述评估模型具体处理步骤如下：
[0018]p1：预设各项土壤指标权重值w
[0019]p2：数据收集单元收集与耕地质量评估相关的数据，包括pH值、有机质含量、土壤水分、密度和孔隙度、土壤电导率等指标的监测数据；
[0020]p3：数据预处理单元对收集到的数据进行预处理，包括数据清洗、异常值处理、缺失值填补等，确保数据的质量和完整性；
[0021]p4：指标标准化单元对每个指标进行标准化处理，将其转化为0
‑
1范围内的标准化值，以消除指标之间的量纲差异，采用以下公式进行标准化处理：
[0022]pH_norm＝(pH
‑
pH_min)/(pH_max
‑
pH_min)
[0023]OM_norm＝(OM
‑
OM_min)/(OM_max
‑
OM_min)
[0024]SM_norm＝(SM
‑
SM_min)/(SM_max
‑
SM_min)
[0025]BD_PD_norm＝(BD_PD
‑
BD_PD_min)/(BD_PD_max
‑
BD_PD_min)
[0026]EC_norm＝(EC
‑
EC_min)/(EC_max
‑
EC_min)
[0027]其中，pH_min和pH_max分别为pH值的最小值和最大值，OM_min和OM_max分别为有机质含量的最小值和最大值，SM_min和SM_max分别为土壤水分的最小值和最大值，BD_PD_min和BD_PD_max分别为密度和孔隙度的最小值和最大值，EC_min和EC_max分别为土壤电导率的最小值和最大值；
[0028]p5：综合评分计算单元根据指标的标准化值和相应的权重，通过以下公式进行计算综合质量：
[0029]Quality_Score＝(pH_norm*w_pH)+(OM_norm*w_OM)+(SM_norm*w_SM)+(BD_PD_norm*w_BD_PD)+(EC_norm*w_EC)
[0030]其中，w_pH、w_OM、w_SM、w_BD_PD、w_EC依次为土壤的pH值、有机质含量、水分、密度和孔隙度、电导率指标的权重。
[0031]优选的，所述终端包括显示器、手机、计算机其中任意一种或多种。
[0032]优选的，所述适宜农作物推荐系统包括数据收集模块、农业数据库、参数匹配模块和输出模块，所述数据收集模块和农业数据库与参数匹配模块通信连接，所述参数匹配模块与输出模块通信连接。
[0033]优选的，所述适宜农作物推荐系统的具体处理步骤如下：
[0034]s1：建立农业数据库，该数据库包括若干种农业植物适宜的土壤pH值(α1)、有机质
含量(α2)、水分(α3)、密度(α4)和孔隙度(α5)、电导率(α6)的参数值；
[0035]s2：数据收集模块收集到监测到的耕地土壤的pH值(β1)、有机质含量(β2)、水分(β3)、密度(β4)和孔隙度(β5)、电导率(β6)的参数值；
[0036]s3：参数匹配模块按照β1
‑
α1＝
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，其特征在于，包括前端、终端和云端，所述前端、终端和云端基于internet通信连接，所述云端包括数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块，所述数据采集模块、主控制模块、数据处理模块、数据储存模块、数据输出模块、评估模型依次通信连接，所述评估模型、适宜农作物推荐系统和土地改良推荐模块依次通信连接，所述数据输出模块、评估模型、适宜农作物推荐系统、土地改良推荐模块均与终端通信连接；所述数据采集模块用于接收监测数据，并将数据传输给主控制模块；所述主控制模块用于处理、运算、执行整个云端数据；所述数据处理模块用于处理接收的监测数据；所述数据储存模块用于储存整个监测系统的各项数据；所述数据输出模块用于将监测结构输出至终端和评估模型；所述评估模型用于评估耕地综合质量，并输出至终端；所述适宜农作物推荐系统用于结合监测的耕地质量向用户推荐适宜的农作物；所述土地改良推荐模块用于根据推荐的适宜农作物提供土地改良方法。2.根据权利要求1所述的一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，其特征在于：所述前端包括巡检机器人(1)，所述巡检机器人(1)的底部固定安装有罩体(2)，所述巡检机器人(1)的内部位于罩体(2)的上方位置固定安装有固定板(3)，且固定板(3)的两端均贯穿有导向杆(5)，所述导向杆(5)的底端固定安装有活动板(4)，所述活动板(4)的上部中心位置固定安装有电动伸缩杆(6)，所述电动伸缩杆(6)的输出轴贯穿固定板(3)与活动板(4)固定连接，所述活动板(4)的底部固定安装有传感器探针(7)。3.根据权利要求2所述的一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，其特征在于：所述传感器探针(7)共设有五根，所述罩体(2)的底部固定安装有五个护管(8)，每根传感器探针(7)均贯穿一根护管(8)，所述护管(8)的底端固定连接有五个刮环(9)，每个所述刮环(9)之间均通过六根连接杆(10)固定连接。4.根据权利要求3所述的一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，其特征在于：五根所述传感器探针(7)分别为pH值传感器、热导率传感器、电阻式传感器、针式密度计、电导率传感器，所述pH值传感器用于监测土壤pH值、所述热导率传感器用于监测土壤有机质含量、所述电阻式传感器用于监测土壤水分、所述针式密度计监测土壤密度和孔隙度、电导率传感器用于监测土壤电导率，所述电动伸缩杆(6)的输出端设有行程传感器，行程传感器与数据采集模块通信连接。5.根据权利要求1所述的一种基于耕地保护的耕地质量监测系统，其特征在于：所述评估模型数据收集单元、数据预处理单元、指标标准化单元和综合评分计算单元，数据收集单元、数据预处理单元、指标标准化单元和综合评分计算单元依次通信连接，所述评估模型具体处理步骤如下：p1：预设各项土壤指标权重值wp2：数据收集单元收集与耕地质量评估相关的数据，包括pH值、有机质含量、土壤水分、密度和孔隙度、土壤电导率等指标的监测数据；p3：数据预处理单元对收集到的数据进行预处理，包括数据清洗、异常值处理、缺失值
填补等，确保数据的质量和完整性；p4：指标标准化单元对每个指标进行标准化处理，将其转化为0
‑
1范围内的标准化值，以消除指标之间的量纲差异，采用以下公式进行标准化处理：pH_norm＝(pH
‑
pH_min)/(pH_max
‑
pH_min)OM_norm＝(OM
‑
OM_min)/(OM_max
‑
OM_min)SM_norm＝(SM
‑
SM_min)/(SM_max
‑
SM_min)BD_PD_norm＝(BD_PD
‑
BD_PD_min)/(BD_PD_max
‑
BD_PD_min)EC_norm＝(EC
‑
EC_min)/(EC_max
‑
EC_min)其中，pH_min和pH_max分别为pH值的最小值和最大值，OM_min和OM_max分别为有机质含量的最小值和最大值，SM_min和SM_max分别为土壤水分的最小值和最大值，BD_PD_min和BD_PD_max分别为密度和孔隙度的最小值和最大值，EC_min和EC_max分别为土壤电导率的最小值和最大值；p5：综合评分计算单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冲锋，王秀梅，张兰，
申请(专利权)人：菏泽市牡丹区自然资源局，
类型：发明
国别省市：