[发明专利]一种基于大数据的农作物种植生长及环境智能监测分析系统

权利要求书

1.一种基于大数据的农作物种植生长及环境智能监测分析系统，其特征在于：包括梯度区域划分模块、梯度区域监测点布设模块、管理数据库、环境参数采集模块、参数预处理模块、分析云平台和显示终端，其中梯度区域划分模块分别与梯度区域监测点布设模块和分析云平台连接，梯度区域监测点布设模块与环境参数采集模块连接，环境参数采集模块与参数预处理模块连接，参数预处理模块和管理数据库分别与分析云平台连接，分析云平台与显示终端连接；

所述梯度区域划分模块用于将梯田水稻种植区域划分为若干梯度区域，并获取各梯度区域阶梯到水平面的垂直高度，划分的各梯度区域按照阶梯到水平地面的垂直高度从低到高的顺序进行编号，依次标记为1,2,...i,...,n，梯度区域划分模块分别对划分的各梯度区域测量其阶梯高度，同时将测量的各梯度区域对应的阶梯高度构成阶梯高度集合H(h₁,h₂,...,h_i,...,h_n)，并将阶梯高度集合发送至分析云平台；

所述梯度区域监测点布设模块用于对划分的各梯度区域划分为若干面积相同的梯度子区域，在每个梯度子区域布设一个环境监测点，布设的各环境监测点按照预设的顺序进行编号，分别标记为i1,i2,...ij,...,im，其中ij表示为第i个梯度区域内第j个环境监测点，i表示为梯度区域编号，i＝1,2,...,n；

所述环境参数采集模块包括若干环境检测设备，其安装在各环境监测点位置，用于检测各梯度区域内各环境监测点的环境参数，其中环境参数包括温度、湿度和光照强度，并将检测的各梯度区域内各环境监测点的环境参数发送至参数预处理模块；

所述参数预处理模块接收环境参数采集模块发送的各梯度区域内各环境监测点的环境参数，并将接收的各梯度区域内各环境监测点的环境参数构成监测点环境参数集合q_wⁱj表示为第i个梯度区域内第j个环境监测点监测的第w个环境参数对应的数值，w表示为环境参数，w＝pt,pd,ps,pt,pd,ps分别表示为温度、湿度和光照强度，同时，参数预处理模块将监测点环境参数集合中按照梯度区域的编号顺序依次提取每个梯度区域内各环境监测点的环境参数，并对同一梯度区域内同种环境参数在不同环境监测点监测的数值进行均值计算，得到同一梯度区域对应的各环境参数平均值，进而得到各梯度区域对应的各环境参数平均值，且从得到的各梯度区域对应的各环境参数平均值中分别筛选各梯度区域对应的温度平均值、各梯度区域对应的湿度平均值，各梯度区域对应的光照强度平均值，筛选的各梯度区域对应的温度平均值构成梯度区域温度平均值集合表示为第i个梯度区域对应的温度平均值，筛选的各梯度区域对应的湿度平均值构成梯度区域湿度平均值集合表示为第i个梯度区域对应的湿度平均值，筛选的各梯度区域对应的光照强度平均值构成梯度区域光照强度平均值集合表示为第i个梯度区域对应的光照强度平均值，参数预处理模块将梯度区域温度平均值集合、梯度区域湿度平均值集合和梯度区域光照强度平均值集合发送至分析云平台；

所述管理数据库用于存储水稻各种植阶段对应的标准温度、湿度和光照强度；

所述分析云平台分别接收梯度区域划分模块发送的各梯度区域对应的阶梯高度，接收参数预处理模块发送的梯度区域温度平均值集合、梯度区域湿度平均值集合和梯度区域光照强度平均值集合，并提取管理数据库中水稻各种植阶段对应的标准温度、湿度和光照强度，并从中筛选水稻抽穗阶段对应的标准温度、湿度和光照强度，同时将接收的梯度区域温度平均值集合、梯度区域湿度平均值集合和梯度区域光照强度平均值集合分别与水稻抽穗阶段对应的标准温度、湿度和光照强度进行对比，得到梯度区域温度平均值对比集合梯度区域湿度平均值对比集合和梯度区域光照强度平均值对比集合分析云平台根据接收的各梯度区域对应的阶梯高度和得到的梯度区域温度平均值对比集合、梯度区域湿度平均值对比集合及梯度区域光照强度平均值对比集合分别统计温度、湿度和光照强度对梯田水稻抽穗阶段生长的影响评估系数，并分别记为温度影响评估系数、湿度影响评估系数和光照强度影响评估系数，且发送至显示终端；

所述显示终端接收分析云平台发送的温度影响评估系数、湿度影响评估系数和光照强度影响评估系数，并显示；

所述梯度区域监测点布设模块对划分的各梯度区域划分为若干面积相同的梯度子区域，其具体划分方法如下：

H1:采用GPS测亩仪获取各梯度区域对应的种植面积，其具体测量方法包括以下几个步骤：

H11：利用GPS测亩仪获取各梯度区域边界各端点的地理经纬度坐标，并将相邻边界端点之间用线段连接，构成的各线段作为各梯度区域对应的每条边；

H12：对获取的各梯度区域边界的地理经纬度坐标转换为平面坐标；

H13：将每个梯度区域边界各端点与坐标原点相连，则每个梯度区域对应的每条边与坐标原点构成一个三角形，计算每条边所对应三角形的面积；

H14：将各梯度区域中每个三角形面积进行求和，得到各梯度区域对应的种植面积；

H2：将获取的各梯度区域对应的种植面积进行均分为m等份，每等份种植面积所在区域作为梯度子区域；

所述温度影响评估系数的计算公式为式中表示为温度影响评估系数，h_i+1表示为第i+1个梯度区域对应的阶梯高度，h_i表示为第i个梯度区域对应的阶梯高度，r_pt标准表示为水稻抽穗阶段对应的标准温度，表示为第i个梯度区域对应的温度平均值与水稻抽穗阶段对应的标准温度之间的差值。

所述湿度影响评估系数的计算公式为式中表示为湿度影响评估系数，r_pd标准表示为水稻抽穗阶段对应的标准湿度，表示为第i个梯度区域对应的湿度平均值与水稻抽穗阶段对应的标准湿度之间的差值。

所述光照强度影响评估系数的计算公式为式中表示为光照强度影响评估系数，r_ps标准表示为水稻抽穗阶段对应的标准光照强度，表示为第i个梯度区域对应的光照强度平均值与水稻抽穗阶段对应的标准光照强度之间的差值。