[发明专利]一种有效的农作物生长监测系统

摘要

一种有效的农作物生长监测系统，包括传感器监测模块、数据传输模块和管理模块；传感器监测模块用于采集反映农作物生长情况的参数信息，并通过数据传输模块将采集到的原始数据发送给管理模块，管理模块对接收到的原始数据进行分析处理，并对农作物的生长情况进行评估。本发明的有益效果为：设置传感器监测模块、数据传输模块和管理模块，结构简单，灵活方便，主要通过传感器监测农作物生长的环境参数信息，并根据采集的参数进行处理，评估农作物的生长环境情况，当出现异常时及时预警，方便用户根据预警情况进行相应的措施。

主权项

1.一种有效的农作物生长监测系统，其特征是，包括传感器监测模块、数据传输模块和管理模块；传感器监测模块用于采集反映农作物生长情况的参数信息，并通过数据传输模块将采集到的原始数据发送给管理模块，管理模块对接收到的原始数据进行分析处理，并对农作物的生长情况进行评估，所述数据传输模块由无线传感器网络构成，所述无线传感器网络采用遗传算法寻找数据传输的最优路径，定义网络节点的初始路径是D_i＝{d₁，d₂，...，d_k}，则算法中的适应度函数定义为：其中，l(d_i)是路径d_i的长度，e(d_i)是路径d_i的能耗，α和θ分别是路径d_i的长度和消耗的能量在适应度函数中所占的权重，根据实践选取α＝0.3，θ＝0.7，所述管理模块包括数据处理模块和分析评估模块，所述数据处理模块与数据传输模块连接，用于对接收到的原始数据进行处理，所述分析评估模块与数据处理模块连接，用于根据处理后的数据分析评估农作物的生长状态，所述分析评估模块包括土壤状态评估单元、表面环境评估单元和综合评估单元，所述土壤状态评估单元用于根据土壤温度、土壤湿度和土壤PH值对影响农作物生长的土壤情况进行评估，具体包括：a.基于模糊算法建立土壤状态评估单元，以土壤温度、土壤湿度和土壤PH值作为输入变量，对各输入变量设定上下限值，并根据各输入量对土壤状态的影响程度分别制定相应的权重，对输入变量定义相同的模糊状态，即“高”、“正常”、“低”，以土壤状态作为输出量，对土壤状态定义模糊状态，即“优秀”、“良好”、“正常”、“差”和“极差”；b.根据历年数据库的数据，制定以土壤温度、土壤湿度和土壤PH值为依据来判断土壤状态的模糊规则；c.输入变量值，当变量值超出上下限范围时，判定传感器故障，当变量值在范围内时，根据模糊规则推理得到各输入变量在模糊集中的隶属度，从而计算土壤状态，设定第i时刻的土壤温度、土壤湿度和土壤PH值分别为t(i)、s(i)和o(i)，则土壤状态R(i)的表达式：R(i)＝δ₁τ(t)+δ₂τ(s)+δ₃τ(o)其中，δ₁和τ(t)分别为土壤温度t(i)的权重和隶属度，δ₂和τ(s)分别为土壤湿度s(i)的权重和隶属度，δ₃和τ(o)分别为土壤PH值o(i)的权重和隶属度；所述表面环境评估单元用于根据光照强度、空气温度和空气湿度对农作物生长的表面环境状态进行评估，具体包括：a.基于模糊算法建立表面环境评估单元，以光照强度、空气温度和空气湿度作为输入变量，对各输入变量设定上下限值，并根据各输入量对影响农作物生长的表面环境制定相应的权重，对输入变量定义相同的模糊状态，即“很高”、“高”、“正常”、“低”、“很低”，以农作物生长的表面环境状态作为输出量，对表面环境状态定义五个模糊状态，即“优秀”、“良好”、“正常”、“差”和“极差”；b.根据历年收集的监测数据库，制定以光照强度、空气温度和空气湿度为依据推理农作物生长的表面环境状态的规则表；c.输入变量值，当变量值超出上下限范围时，判定传感器故障，当变量值在范围内时，根据模糊规则推理得到各输入变量在模糊集中的隶属度，从而计算农作物生长的表面环境状态，设定第i时刻的光照强度、空气温度和空气湿度的值分别为g(i)、kt(i)和ks(i)，则表面环境状态K(i)的表达式为：K(i)＝β₁τ(g)+β₂τ(kt)+β₃τ(ks)其中，β₁和τ(g)分别为光照强度g(i)的权重和隶属度，β₂和τ(kt)分别为空气温度kt(i)的权重和隶属度，β₃和τ(ks)分别为空气湿度ks(i)的权重和隶属度；所述综合评估单元用于根据土壤状态和表面环境状态进一步对农作物生长的环境进行综合评价，定义农作物生长环境的评估系数为：其中，ω为农作物生长环境的评估系数，R(i)为土壤状态，K(i)为表面环境状态，根据历年的数据库制定分界值f，根据农作物生长环境的评估系数ω与分界值f之间的关系定义划分预警情况。