[发明专利]一种基于大数据的农产品种植环境检测系统

摘要

本发明公开一种基于大数据的农产品种植环境检测系统，包括云服务器、物种种类输入模块以及与云服务器相连接的土壤检测模块、环境检测分析模块、图像获取模块、筛选处理模块、特征提取模块、数据存储库和显示终端，数据存储库分别与物种种类输入模块和环境检测分析模块连接，筛选处理模块分别与图像获取模块和特征提取模块连接。本发明根据检测的种植环境可统计农产品各生长阶段生长的影响情况，为后期综合评估农产品的生长提供可靠的参考数据，并可综合评估农产品的品质综合预估反应系数，具有检测的准确性高和分析准确性高的特点，为后期种植人员种植各农产品提供指导性参考数据，便于提高农产品的质量，促进农产品的发展。

主权项

1.一种基于大数据的农产品种植环境检测系统，其特征在于：包括物种种类输入模块、土壤检测模块、环境检测分析模块、图像获取模块、筛选处理模块、特征提取模块、数据存储库、云服务器和显示终端；/n所述云服务器分别与土壤检测模块、环境检测分析模块、图像获取模块、筛选处理模块、特征提取模块、数据存储库和显示终端连接，数据存储库分别与物种种类输入模块和环境检测分析模块连接，筛选处理模块分别与图像获取模块和特征提取模块连接；/n所述物种种类输入模块用于输入在各种植子区域内种植的农产品种类，并将种植农产品种类与各种植子区域对应的编号建立对应的连接关系，并将各种植子区域的编号以及该种植子区域内种植的农产品种类发送至数据存储库；/n所述土壤检测模块包括若干土壤检测设备和温湿检测设备，所述土壤检测设备分别安装在各种植子区域内，用于检测各种植子区域内土壤中的氮含量、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，所述温湿检测设备为温湿度传感器，所述温湿度传感器分别安装在各种植子区域内各土壤深度级别对应的土壤内，用于以固定时间段检测各种植子区域内不同土壤深度级别对应的土壤中的温度和湿度，并将检测的各种植子区域内各土壤深度级别对应的土壤内的温度和湿度发送至云服务器；/n所述环境检测分析模块用于实时检测种植区域内的光照强度，将检测的光照强度与数据存储库中存储的不同光照强度等级对应的光照强度范围进行对比，筛选出光照强度对应的光照强度等级，根据光照强度对应的光照强度等级统计各光照强度等级对应的照射时间，并将统计的各光照强度等级以及各光照强度等级对应的照射时间发送至云服务器；/n所述图像获取模块用于对各种植子区域内种植的植物进行图像获取，并将获取的各种植子区域内的图像分别发送至云服务器和筛选处理模块；/n所述图像获取模块包括若干图像获取单元，对各图像获取单元进行编号，图像获取单元对应的编号与图像获取单元所在的种植子区域内的编号相一致，所述图像获取单元为高清摄像头，分别安装在各种植子区域内，且每个种植子区域内安装的高清摄像头的数量相同，图像获取单元用于采集各种植子区域内植物叶片的图像信息，并将各种植子区域内的各摄像头采集的植物叶片的图像信息分别发送至筛选处理模块和云服务器；/n所述筛选处理模块用于接收图像获取模块发送的各种植子区域内的摄像头采集的植物图像信息，对接收的植物图像进行多种不同的矩形筛选框进行筛选，提取能包裹植物叶片的最小的矩形，并去除该矩形区域之外的图像切割，以去除与叶片图像无关的图像，减少对整个采集图像提取特征的难度以及工作量；并将保留的矩形区域的图像在X方向缩放比例为f_x，在Y方向缩放比例为f_y，以保证图像归一化至相同的图像尺寸，并将经归一化处理后的图像进行图像增强处理，最后将经图像增强处理后的图像分别发送特征提取模块和云服务器；/n所述特征提取模块用于接收筛选处理模块发送的经图像增强处理后的图像，对接收的图像进行划分，划分成若干面积相同的子图像，对各子图像按照设定的顺序进行编号，分别为1,2,...,i,...,m，提取各子图像中植物叶片的特征，将提取的各子图像对应的特征构成叶片特征集合β_ji(β_ji1,β_ji2,...,β_jik,...,β_jiN)，β_jik表示为第j个种子子区域采集的图像中第i个子图像中的第k个叶片特征，N表示为每个子图像中叶片特征的数量，并将提取的叶片特征集合β_ji发送至云服务器；/n所述数据存储库用于存储各种植子区域对应的编号以及该种植子区域内种植的农产品种类，存储不同农产品种类对应的标准叶片图像以及标准叶片图像对应的标准叶片特征，并将各农产品种类对应的标准叶片特征构成标准叶片特征集合S_r(s_r1,s_r2,...,s_rv)，s_rv表示为第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征，标准叶片特征集合S_r中各标准叶片特征对应的权重系数分别为gs_r1,gs_r2,...,gs_rv，gs_rv表示为第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征的权重系数，且gs_r1+gs_r2+...+gs_rv＝1，并用于存储不同光照强度等级对应的光照强度范围、各生长阶段对应的光照强度等级阈值以及各生长阶段对应的光照强度等级对应的时间阈值，光照强度等级按照从低到高的顺序进行排序，分别为R1、R2、R3、R4，且R1、R2、R3、R4对应的光照强度范围依次升高，同时存储不同农产品种类在不同生长阶段对各土壤深度的标准湿度范围以及标准温度范围的需求；/n另外，存储数据库存储各农产品种类在各生长阶段土壤所需的标准氮含量范围、磷含量范围、钾含量范围、钙含量范围和镁含量范围，存储氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量对各农产品在各生长阶段对应的生长影响比例权重系数,分别为g_Nt,g_Pt,g_Kt,g_Cat,g_Mgt，g_Nt表示为第t个生长阶段中氮元素对应的生长影响比例权重系数，同理，t＝T1,T2,T3,T4,T5,T6，且g_Nt+g_Pt+g_Kt+g_Cat+g_Mgt＝1，并存储各农产品种类对应的叶片颜色以及叶片颜色对应的叶片颜色等级，同一农产品对应的植物叶片颜色等级分别为Q1,Q2,Q3,Q1,Q2,Q3对应的叶片颜色等级依次升高；/n数据存储库还存储各种植子区域内的编号以及各种植子区域内的农产品种类，存储各种植子区域内农产品的播种日期、当前的日期以及各农产品种类在各生长阶段对应的时间范围；/n所述云服务器用于接收特征提取模块发送的叶片特征集合β_ji，并将采集的种植子区域内的农产品对应的各子图像中叶片特征集合β_ji与数据存储库中存储的各农产品种类对应的标准叶片特征集合，得到对比叶片特征集合ΔS_r(Δs_r1,Δs_r2,...,Δs_rv)，Δs_rv表示为第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征与采集的种植子区域内的各子图像中叶片特征的对比情况，若采集的各子图像中叶片特征集合中存在第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征，则取Δs_rv等于固定常数，且固定常数大于1，若采集的各子图像中叶片特征集合中没有第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征，则取Δs_rv等于0，根据对比叶片特征集合统计采集的种植子区域内的农产品与各农产品种类吻合度系数，所述农产品种类吻合度系数的计算公式为Δs_rv表示为第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征与采集的种植子区域内的各子图像中叶片特征的对比情况，gs_rv表示为第r个农产品物种对应的第v个标准叶片特征的权重系数，筛选出最大吻合度系数对应的农产品种类，并提取采集的种植子区域对应的编号，根据种植子区域的编号提取数据存储库中该种植子区域编号对应的农产品种类，并将提取的农产品种类与最大吻合度系数对应的农产品种类进行对比，若提取的农产品种类与最大吻合度系数对应的农产品种类相同，则表明该种植子区域内种植的农产品种类正确，若提取的农产品种类与最大吻合度系数对应的农产品种类不相同，则表明该种植子区域内种植的农产品种类与实际种植的农产品种类不匹配，并将最大吻合度系数对应的农产品种类替换数据存储库中各种植子区域内种植的农产品种类；/n所述云服务器用于接收图像获取模块发送的各种植子区域内的植物叶片的图像信息，并将接收的植物叶片的图像信息与数据存储库中存储的该农产品各叶片颜色等级对应的叶片颜色进行对比，提取相近叶片颜色对应的叶片颜色等级；云服务器提取存储数据库中各种植子区域内农产品的播种时间、当前的日期以及各生长阶段对应的时间，根据各种植子区域内农产品播种时间、当前的日期以及各生长阶段对应的时间，判断各种植子区域内种植的农产品种类对应的生长阶段，提取各种植子区域内农产品在该生长阶段对应的标准氮含量范围、磷含量范围、钾含量范围、钙含量范围和镁含量范围以及各土壤深度对应的温度和湿度范围，同时，云服务器用于接收土壤检测模块发送的各种植子区域的土壤内的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量以及不同土壤深度等级对应的土壤中的温度和湿度，将接收的土壤中的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量依次构成土壤元素含量集合A(a_N,a_P,a_K,a_Ca,a_Mg)，a_N表示为土壤中的氮含量，a_P表示为土壤中的磷含量，a_K表示为土壤中的钾含量，a_Ca表示为土壤中的钙含量，a_Mg表示为土壤中的镁含量，云服务器将接收的土壤内的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量分别与当前生长阶段对应的标准氮含量范围、标准磷含量范围、标准钾含量范围、标准钙含量范围和标准镁含量范围进行对比，得到土壤元素含量对比集合ΔA(Δa_N,Δa_P,Δa_K,Δa_Ca,Δa_Mg)，Δa_N表示为土壤中的氮含量与该生长阶段对应的标准氮含量范围间的对比差值，Δa_P表示为土壤中的磷含量与该生长阶段对应的标准磷含量范围间的对比差值，Δa_K表示为土壤中的钾含量与该生长阶段对应的标准钾含量范围间的对比差值，Δa_Ca表示为土壤中的钙含量与该生长阶段对应的标准钙含量范围间的对比差值，Δa_Mg表示为土壤中的镁含量与该生长阶段对应的标准镁含量范围间的对比差值；/n所述云服务器将接收的不同土壤深度等级对应的土壤中的温度和湿度分别与数据存储库中对应该生长阶段对应的土壤深度等级对应的标准湿度范围和标准温度范围进行对比，得到土壤深度等级参数对比集合B(X_W1,X_W2,X_W3,X_W4,L_W1,L_W2,L_W3,L_W4)，X_Wf表示为第Wf个土壤深度等级对应的土壤温度与第Wf个土壤深度等级对应的土壤标准温度范围间的对比情况，L_Wf表示第Wf个土壤深度等级对应的土壤湿度与第Wf个土壤深度等级对应的土壤标准湿度范围间的对比情况，其中，Wf＝W1,W2,W3,W4；/n所述云服务器并接收环境检测分析模块发送的各光照强度等级以及各光照强度等级对应的照射时间，并将接收的各光照强度等级与预设的各生长阶段对应的光照强度等级阈值进行对比，统计大于等于光照强度等级阈值的各光照强度等级的光照时间，云服务器根据各生长阶段对应的土壤元素含量对比集合ΔA、土壤深度等级参数对比集合B预计大于等于光照强度等级阈值的各光照强度等级的光照时间，统计各生长阶段对应的农产品种类生长阻碍影响系数/n所述云服务器根据各生长阶段对应的农产品种类生长阻碍影响系数并结合农产品种类对应的叶片颜色等级，评估农产品的品质综合预估反应系数Πr，并将统计的各农产品种类在各生长阶段对应的农产品种类生长阻碍影响系数、农产品的品质综合预估反应系数、该农产品在各光照强度等级下对应的光照时间、种植子区域内土壤内的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量以及各土壤深度等级对应的土壤中的温度和湿度发送至显示终端；/n所述显示终端用于接收云服务器发送的各农产品种类在各生长阶段对应的农产品种类生长阻碍影响系数、农产品的品质综合预估反应系数、农产品对应的各光照强度等级对应的光照时间、种植子区域内土壤内的氮含量、磷含量、钾含量、钙含量和镁含量以及各土壤深度等级对应的土壤中的温度和湿度，并进行显示。/n