[发明专利]一种绿色智慧农业大棚种植环境监测管理系统

权利要求书

1.一种绿色智慧农业大棚种植环境监测管理系统，其特征在于：包括区域划分模块、环境检测模块、环境分析模块、农作物种植模块、农作物图像采集模块、生长阶段分析模块、营养液取样模块、样本检测模块、远程控制终端、云服务器和存储数据库；

所述云服务器分别与环境分析模块、农作物种植模块、样本检测模块、远程控制终端和存储数据库连接，存储数据库分别与区域划分模块、生长阶段分析模块、营养液取样模块和环境分析模块连接，生长阶段分析模块分别与农作物图像采集模块和营养液取样模块连接，环境检测模块与环境分析模块连接，样本检测模块与营养液取样模块连接；

所述区域划分模块用于将农业大棚内水培农作物种植区域进行划分，将农业大棚按照大棚长度等分方式划分成面积相同的若干子区域，在每个子区域中安置一个种植支撑架，并对若干子区域按照顺序依次进行编号，编号分别为1,2,...,i,...,n，并将若干子区域编号发送至存储数据库；

所述环境检测模块用于对农业大棚的若干子区域内空气环境参数进行检测，检测若干子区域内空气环境参数中的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，并将获取的各子区域的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度构成若干子区域内空气环境参数数值集合P_W(p_w1,p_w2,...,p_wi,...,p_wn)，p_wi表示为第i个子区域中第w个空气环境参数数值，w＝w₁,w₂,w₃,w₄，w₁,w₂,w₃,w₄分别表示为空气环境参数中的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度，并将若干子区域内空气环境参数数值集合发送至环境分析模块；

所述环境分析模块用于接收环境检测模块发送的若干子区域内空气环境参数数值集合，提取存储数据库中存储的当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的空气环境参数中的标准空气温度、标准空气湿度、标准光照强度和标准二氧化碳浓度，将若干子区域内空气环境参数中的温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度分别与存储数据库中存储的当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的空气环境参数中的标准空气温度、标准空气湿度、标准光照强度和标准二氧化碳浓度进行对比，得到空气环境对比参数差值集合ΔP_W(Δp_w1,Δp_w2,...,Δp_wi,...,Δp_wn)，Δp_wi表示为第i个子区域内第w个空气环境参数数值与当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的空气环境参数中的第w个标准空气环境参数数值间的差值，根据空气环境对比参数差值集合计算各子区域的空气质量系数，并发送至云服务器；

所述云服务器接收环境分析模块发送的各子区域的空气质量系数，提取存储数据库中存储的当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的标准空气质量系数，将若干子区域内空气质量系数与当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的标准空气质量系数进行对比，若某子区域内空气质量系数大于当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的标准空气质量系数，说明该子区域适宜水培农作物的生长，统计适宜水培农作物生长的子区域，构成适宜水培农作物生长的子区域集合Q_M(q₁,q₂,...,q_j,...,q_m),m≤n，并将适宜水培农作物生长的子区域集合发送至农作物种植模块；

所述农作物种植模块用于接收云服务器发送的适宜水培农作物生长的子区域集合，对接收的适宜水培农作物生长的子区域，在该子区域中种植支撑架的上下两层种植区域种植水培农作物；对其他的子区域，在该子区域中种植支撑架的上层种植区域种植水培农作物，统计若干子区域中种植支撑架上水培农作物的种植密度，并将若干子区域中种植支撑架上水培农作物的种植密度发送至云服务器；

所述农作物图像采集模块包括高清摄像头，用于采集水培农作物在生长过程中的图像，通过高清摄像头采集若干子区域中种植支撑架上种植的水培农作物图像，并将采集的若干子区域中种植支撑架上种植的水培农作物图像发送至生长阶段分析模块；

所述生长阶段分析模块用于接收农作物图像采集模块发送的若干子区域中种植支撑架上种植的水培农作物图像，对接收的若干子区域中种植支撑架上种植水培农作物图像进行特征抓取，通过抓取水培农作物图像中植株高度和叶片面积的轮廓，获取水培农作物的植株高度和叶片面积，提取存储数据库中存储的水培农作物各生长阶段对应的标准植株高度和标准叶片面积，将获取的水培农作物的植株高度和叶片面积分别与水培农作物各生长阶段对应的标准植株高度和标准叶片面积进行对比，若水培农作物的植株高度处于某生长阶段对应的标准植株高度浮动±5％范围内，同时水培农作物的叶片面积处于该生长阶段对应的标准叶片面积浮动±5％范围内，表示为水培农作物处于该生长阶段，并将若干子区域中种植支撑架上种植水培农作物对应的生长阶段发送至营养液取样模块；

所述营养液取样模块包括液体取样器，用于接收生长阶段分析模块发送的若干子区域中种植支撑架上种植水培农作物对应的生长阶段，通过液体取样器对若干子区域中种植支撑架上种植水培农作物对应生长阶段的营养液进行取样，将取样后若干子区域的营养液样本依次进行编号，分别为T₁R,T₂R,...,T_iR,...,T_nR，T_iR表示为第i个子区域种植水培农作物对应的第R个生长阶段的营养液样本，R＝R₁,R₂,R₃,R₄,R₅，R₁表示为水培农作物生长对应的萌芽阶段，R₂表示为水培农作物生长对应的前期生长阶段，R₃表示为水培农作物生长对应的中期生长阶段，R₄表示为水培农作物生长对应的后期生长阶段，R₅表示为水培农作物生长对应的成熟阶段，并发送至样本检测模块；

所述样本检测模块包括营养液检测仪，用于接收营养液取样模块发送的若干子区域的营养液样本编号，通过营养液检测仪检测若干子区域的营养液样本中的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量，并将检测的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量发送至云服务器；

所述云服务器用于接收农作物种植模块发送的若干子区域中种植支撑架上水培农作物的种植密度，同时接收样本检测模块发送的若干子区域的营养液样本中的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量，将接收的若干子区域的营养液样本中的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量依次构成若干子区域的营养液成分含量集合P_A(T₁R_A,T₂R_A,...,T_iR_A,...,T_nR_A),T_iR_A表示为第i个子区域种植水培农作物对应的第R个生长阶段的营养液样本中的第A种成分含量，A＝a_N,a_P,a_K,a_Ca,a_Mg，a_n表示为营养液样本中氮含量,a_P表示为营养液样本中磷含量，a_K表示为营养液样本中钾含量，a_Ca营养液样本中钙含量，a_Mg表示为营养液样本中镁含量，提取存储数据库中存储的该生长阶段对应的标准营养液中各成分含量，将营养液样本中各成分含量分别与该生长阶段对应的标准营养液中各成分含量进行对比，若营养液样本中某成分含量低于该生长阶段对应的标准营养液中该成分含量的20％，说明该子区域的营养液不合格，并将该子区域的编号发送至远程控制终端；

所述存储数据库用于接收区域划分模块发送的若干子区域编号，同时存储当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的标准空气环境参数数值，标准空气环境参数包括为标准空气温度、标准空气湿度、标准光照强度和标准二氧化碳浓度，存储当前季节所设定的最适宜水培农作物生长的标准空气质量系数，存储水培农作物生长对应的各个生长阶段，水培农作物的生长阶段分别为萌芽阶段、前期生长阶段、中期生长阶段、后期生长阶段和成熟阶段，存储水培农作物各生长阶段对应的标准植株高度和标准叶片面积，存储水培农作物各生长阶段对应的标准营养液中各成分含量；

所述远程控制终端用于接收云服务器发送的子区域的编号，并通知相关人员对该子区域的营养液进行更换。