[发明专利]一种基于三维空间的温室传感器布设方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于三维空间的温室传感器布设方法和系统，采用在温室三维空间中获取最具空间代表性的点作为环境传感器布设最优点，通过由实测数据进行三维空间插值计算最优点位置；本发明减少了温室环境传感器布设的盲目性，提高了传感器监测点布设的准确性和科学性，既能保证环境传感器获得的数据最具空间代表性，又节约成本，便于实施，便于温室管理者使用，为高效管理温室提供保障。

技术领域

本发明涉及温室环境监测方法及系统，特别是涉及一种基于三维空间的温室传感器布设方法及系统。

背景技术

精准农业是采用信息技术与现代农业技术相结合，对农资、农作实施精确定时、定位、定量控制的现代化农业生产技术，其目标是最大限度地提高农业生产力，实现优质、高产、高效、低耗和环保的可持续发展农业。农业生产中的生产环境(例如，空气温度和空气湿度)与作物生长关系密切，获取连续的环境数据既有助于理解环境因子波动下作物生长是如何变化的，更可以通过微调小气候为优质，高产高效的生产提供保障。因此，精准农业实施过程中可以通过基于环境传感器的监测系统实时收集环境数据并进行分析，为选择最优的管理措施提供依据。

温室中的空气温度湿度等环境条件通常被认为是均匀的。实际上，环境条件在温室中存在很大的空间变异性，有研究表明，在一个面积160m²的温室中，空气温度和湿度的差异分别可以达到3.3℃和9％。这种环境的差异可能造成作物生长产量和品质的差异性，甚至还可能导致病虫害防控的失败。在温室空间中均匀布设环境传感器能够准确的监测到环境差异，但是均匀布设传感器会导致成本大幅上升，同时对于多数缺乏专业知识的农民，多个传感器的数据并不利于其操作。在温室中，使用单套环境传感器在成本效率以及用户友好性上更有优势。因此，需要在最能代表温室环境条件的位置布设传感器。通常的温室传感器布设方案，往往将传感器布设在温室空间的中间，或者接近电源或网关的位置，但这些位置往往并不能代表温室环境，而这些位置监测到的环境数据通常与温室实际环境条件的平均值存在差异。

发明内容

发明目的：本发明的目的之一是在温室环境传感器的布设中，为了降低成本，提高可操作性，提供一种寻找温室三维空间中对环境最具代表性的位置布设传感器的方法；

本发明的目的之二是提供一种基于三维空间的温室传感器布设系统。

技术方案：本发明的基于三维空间的温室传感器布设方法，包括如下步骤：

(1)根据温室的实际情况布设采样点传感器，采样点传感器在长宽高方向的坐标值分别为i、j、k；收集传感器采集的温室环境数据，比如收集24小时的温室环境数据；并计算得到采样点传感器在设定的一段时间内各点采集的温室环境数据的采样平均值

(2)在整个温室的三维空间中，根据采样平均值进行三维空间插值，得到三维空间上各点的环境数据E_(n，m，p)；其中，n、m、p分别为三维空间插值后的各点的长宽高方向的坐标值；

(3)根据三维空间插值的结果E_(n，m，p)，计算出整个温室三维空间中的环境数据平均值

(4)找出在整个温室三维空间中平均值的等值面，等值面上的点形成点集等值面上的点的温度值等于环境数据平均值

(5)计算温室中心点(i_c，j_c，k_c)与等值面上各点间的空间距离，取距离最小的点的空间坐标位置(a_min，b_min，c_min)，该坐标上的点即为温室内的传感器布设最优点；在该坐标位置布设传感器并作为传感器布设最优点。

首先，最优点在等值面上，它的数值最能代表大棚实际情况，具有代表性；并且其靠近温室的中心点，操作方便；其次，必须离温室中心距离最短，因为温室中心点理论上可代表的温室体积最大，离温室中心点越近，该点可代表的体积越大。