一種設施葉類蔬菜的環境監測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及系統工程，具體涉及一種設施葉類蔬菜的環境監測方法及系統。
【背景技術】
[0002]在物聯網系統中，物聯網傳感器是對各種參量進行信息采集和簡單加工處理的設備，并通過固有協議，將數據信息傳送給物聯網終端處理，傳感器可以獨立存在，也可以與其他設備以一體方式呈現，但無論哪種方式，它都是物聯網中的感知和輸入部分。物聯網傳感器核心技術包括RFID(Rad1 Frequency Identificat1n)射頻識別技術，MEMS (Microfabricat1n Process)微結構加工工藝技術，傳感網技術，無線傳感器網絡技術和無線傳感網絡能量收集技術。
[0003]在該方案中，主要應用的是無線傳感器網絡技術(Wireless Sensor Network,WSN)，它是由部署在監測區域內大量微型傳感器節點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網絡系統，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，并發送給觀察者。大量傳感器節點隨機部署在監測區域內部或附近，能夠通過自組織方式構成網絡。傳感器節點監測的數據沿著其他傳感器節點逐跳地進行傳輸，在傳輸過程中監測數據可能被多個節點處理，經過多跳后路由到匯聚節點，最后通過互聯網或衛星到達管理節點。用戶通過管理節點對傳感器網絡進行配置和管理，發布監測任務以及收集監測數據。每個傳感器節點對周圍環境的光照、溫度、濕度等信息進行搜集。
[0004]溫室大棚的種植為提高人們的生活水平帶來極大的便利，同時也為農業種植戶帶來了理想的收益。但目前多數溫室大棚都是人工管理，存在種植模式單一、管理不到位等問題，這就會引起多種病害的交叉傳播和蔓延。
[0005]一方面，雖然微型傳感器節點可以獲取到特定的監測信息，但具體如何在溫室中具體采用哪些種類的傳感器并如何設置在溫室中卻是困擾溫室管理者的一項問題。
[0006]另一方面，現有的物聯網傳感器的主要功能是監測環境中的各項參數，為了進一步獲取作物的生長情況通常需要增設多種不同類型的傳感器，這既使溫室中傳感器的設置問題變得更為復雜，同時還需要一系列的數據處理設備來進行輔助計算，不能直觀而實時地使管理者獲取到作物的生長情況。
【發明內容】
[0007]針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種設施葉類蔬菜的環境監測方法及系統，可以解決溫室大棚中如何采用傳感器并進行設置以實現全面實時監控的問題。
[0008]第一方面，本發明提供了一種設施葉類蔬菜的環境監測系統，包括:
[0009]根據植物株高設置在溫室第一預設高度的空氣溫濕度傳感器；
[0010]根據植物株高設置在溫室第二預設高度的二氧化碳傳感器以及光照傳感器；
[0011]根據作物根系平均長度設置在預設深度的土壤溫濕度傳感器；
[0012]設置在溫室頂部中央正對作物冠層的變焦攝像頭；
[0013]設置在溫室側壁頂部的定焦攝像頭；
[0014]在溫室內，所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器以及所述土壤溫濕度傳感器與溫室側壁的距離大于等于一預設值；水平方向上，所述空氣溫濕度傳感器和所述土壤溫濕度傳感器的設置間距小于等于所述光照傳感器的設置間距的一半。
[0015]可選地，該系統還包括處理裝置，該處理裝置的信號輸入端與所述空氣溫濕度傳感器、所述土壤溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器、所述定焦攝像頭以及所述變焦攝像頭相連，該處理裝置的信號輸出端與所述變焦攝像頭相連。
[0016]可選地，所述處理裝置包括:
[0017]數據存儲模塊，用于以數據庫的形式存儲來自所述處理裝置的信號輸入端的數據；
[0018]實時監控模塊，用于根據數據存儲模塊生成展示所述來自所述處理裝置的信號輸入端的數據的界面，并用于生成向所述處理裝置的信號輸出端輸出的變焦攝像頭控制信號。
[0019]可選地，所述處理裝置還包括采集模塊，所述采集模塊用于每隔預設時間采集一次來自所述處理裝置的信號輸入端的數據，并傳遞給所述數據存儲模塊。
[0020]可選地，所述定焦攝像頭和/或所述變焦攝像頭以串口方式與所述處理裝置連接。
[0021]可選地，所述變焦攝像頭采用紅外高速球型攝像機。
[0022]可選地，所述土壤溫濕度傳感器設置在作物根系平均長度的一倍和/或二倍的預設深度處。
[0023]可選地，所述空氣溫濕度傳感器設置在溫室高度的三分之一處和/或三分之二的第一預設高度處。
[0024]可選地，所述二氧化碳傳感器以及所述光照傳感器設置在溫室高度的三分之二的第二預設高度處。
[0025]第二方面，本發明還提供了一種設施葉類蔬菜的環境監測方法，包括:
[0026]根據植物株高在溫室第一預設高度處設置空氣溫濕度傳感器；
[0027]根據植物株高在溫室第二預設高度處設置二氧化碳傳感器以及光照傳感器；
[0028]根據作物根系平均長度在預設深度設置土壤溫濕度傳感器；
[0029]在溫室頂部中央設置正對作物冠層的變焦攝像頭；
[0030]在溫室側壁頂部設置定焦攝像頭；
[0031]在溫室內，所述空氣溫濕度傳感器、所述二氧化碳傳感器、所述光照傳感器以及所述土壤溫濕度傳感器與溫室側壁的距離大于等于一預設值；水平方向上，所述空氣溫濕度傳感器和所述土壤溫濕度傳感器的設置間距小于等于所述光照傳感器的設置間距的一半。
[0032]由上述技術方案可知，本發明選定溫室中對設施葉類蔬菜生長發育和病害情況影響較大的6項環境監測指標一一空氣溫濕度，土壤溫濕度，二氧化碳濃度和光照強度，并結合定焦攝像頭和變焦攝像頭可以全面地覆蓋溫室中設施葉類蔬菜的環境信息。同時，在各傳感器和攝像頭的位置上針對溫室環境和作物情況進行了符合實際應用情形的設置，可以充分保障環境監測的實時性和準確性。
[0033]當然，實施本發明的任一產品或方法并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。
【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0035]圖1是本發明一個實施例中一種設施葉類蔬菜的環境監測系統的結構框圖；
[0036]圖2是本發明一個實施例中在溫室內的豎直方向上設置傳感器的位置示意圖；
[0037]圖3是本發明另一實施例中在溫室內的豎直方向上設置傳感器的位置示意圖；
[0038]圖4是本發明一個實施例中在溫室內的水平方向上設置傳感器的位置示意圖；
[0039]圖5是本發明一個實施例中在溫室內的豎直方向設置變焦攝像頭的位置示意圖；
[0040]圖6是本發明一個實施例中在溫室內的水平方向設置傳感器的位置示意圖；
[0041]圖7是本發明一個實施例中傳感器數據觀測的用戶界面示意圖；
[0042]圖8是本發明一個實施例中攝像頭圖像采集的用戶界面示意圖；
[0043]圖9是本發明一個實施例中一種設施葉類蔬菜的環境監測方法的步驟流程示意圖。
【具體實施方式】
[0044]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0045]圖1是本發明一個實施例中一種設施葉類蔬菜的環境監測系統的結構框圖。參見圖1，該系統包括:空氣溫濕度傳感器11、二氧化碳傳感器12、光照傳感器13、土壤溫濕度傳感器14、變焦攝像頭15、定焦攝像頭16。
[0046]可見，該系統選取了空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、光照強度、土壤溫度和土壤濕度等6項環境監測指標，這6項環境監測指標是根據下述分析過程得到的:
[0047]設施葉類蔬菜較容易出現自身生長發育畸形或病害發生的問題，這直接或間接地制約蔬菜生長，與設施葉類蔬菜能夠大幅度提高溫室作物的單位面積產量和資源產出率、實現穩產高產，維持溫室作物生產的可持續發展的初衷背道而馳。所以該系統從葉類蔬菜自身生長發育和病害發生兩個方面具體分析影響設施葉類蔬菜生長的因素。
[0048]病害是制約溫室蔬菜生產可持續發展的重要因子。隨著蔬菜產業的發展，設施葉類蔬菜面積增加，病害的發生實現周年循環，老病害發生頻率增加，新病害不斷出現。經過調查，各類蔬菜上