[发明专利]基于物联网和云计算技术的温室环境调控系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于计算机技术和电子信息技术的农林业技术应用领域，更具体地涉及一种基于物联网和云计算技术的温室环境调控系统和方法。

背景技术

农业物联网，指运用温度、湿度、pH值、光照、CO₂等传感器设备，检测环境中的温度、相对湿度、pH值、光照强度、土壤养分、CO₂浓度等物理量参数，通过实时的远程传输和存储实现农户对环境信息的感知，是工业反哺农业的典型体现。

然而，正如行业专业人士所提出的，我们关注的重点不应该是物联网本身，而是如何利用物联网实现对生产生活有用的业务和应用。对于农业物联网，获取农业信息的目的归根结底是通过信息的获取，结合知识进行决策支持，进行农机设备的智能控制，例如保温帘的自动升降、温室的降温设施的开关等。

传统的农业专家系统承担部分的决策支持功能，但是基本是基于历史数据，未与物联网实时获取的数据建立联系。另一方面，随着硬件技术成熟到一定程度，温室甚至工厂化农业生产的精细管理在于如何根据环境和作物生长情况进行硬件的智能控制，以提高温室管理效率，降低成本，增加产出。因此，未来温室农业所面临的挑战是基于农业物联网的感知进行农机设备在线的控制决策，提供远程的信息深加工和服务。

不同于工业生产，温室中的作物为生命体，具有各自的生长规律与环境需求。如何利用物联网信息和作物需求，提出环境控制策略，实现投入小产出大的温室环境精细控制，是研发人员需要应对的一个技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明欲解决的核心问题之一是如何结合作物需求确定温室环境调控方案，包括：(1)根据作物需求给出环境控制的建议；(2)根据可用的控制设备给出环境设备的控制方案，从而解决常见的温室环境控制中不考虑作物类别和需求、缺乏精准的控制目标的问题。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，本发明提供了一种基于物联网和云计算技术的温室环境调控系统，包括温室环境传感器模块、环境数据传输模块、云平台服务器模块、温室环境控制模块和温室环境执行机构，其特征在于，

所述温室环境传感器模块使用数据采集器和各种环境传感设备对温室内空气或土壤数据进行测量，包括温室空气温湿度、二氧化碳浓度、光照强度和/或土壤温湿度；

所述环境数据传输模块用于传输环境监测数据到所述云平台服务器模块，传输方式包括有线和/或无线方式；

所述云平台服务器模块使用接收到的所述环境监测数据和作物模型进行环境控制决策方案计算，进行数据的存储与处理、作物模型计算和求解温室环境调控方案，并将所述温室环境调控方案发送给所述温室环境控制模块；

所述温室环境控制模块基于所述云平台服务器模块计算所得的温室环境调控方案，对所述温室环境执行机构直接进行自动控制，或者将所述温室环境调控方案发送到管理者的移动客户端，由所述移动客户端对所述温室环境执行机构进行控制；以及

所述温室环境执行机构用于对所述温室内环境因子进行调整。

其中，所述云平台服务器模块执行的所述作物模型计算步骤是基于环境信息和作物模型进行环境因子对作物生长或发育影响的模拟，提炼出反映作物需求的指标，并据此决定对一个或多个环境因子进行调控的温室环境调控方案。

其中，所述作物模型计算步骤包括计算所述作物模型的作物瞬时光合响应曲线：

其中，

ε_g，max＝ε(0)×f(T)_ε×f(WP)_ε，

f(T)_ε＝b₁-b₂×T，