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文档序号:36405380发布日期:2023-12-16 11:31阅读:10来源:国知局
一种园林浇灌信息采集监控方法与流程

1.本发明涉及园林浇灌领域,尤其涉及一种园林浇灌信息采集监控方法

一种园林浇灌信息采集监控系统以及一种实现基于园林浇灌信息采集监控方法的计算机设备和一种实现基于园林浇灌信息采集监控方法的计算机可读存储介质



背景技术:

2.园林绿化是用工程技术和艺术手段,通过改造地形或进一步筑山

叠石

理水,种植树木花草

营造建筑和布置园路等途径创作而成的自然环境和游憩境域,为了保证绿化的植物可以茁壮成长,需要对其进行定期浇灌补充园林植物生长所需的土壤水分

一般而言园林中通常有很多种不同的植物,这些植物由于生长习性的不同需要的浇灌的水量差异巨大

为了针对性地实现对不同植物的浇灌,需要对园区的环境进行测量

现有的测量方式,大部分都是园区管理人员在相关区域内进行相关的环境数据采样,来获得相关的园林环境数据,需要大量的人力物力来进行数据采集,并且没有办法进行较长时间的持续性测量采样,导致采样数据较为间断,无法满足园林浇灌的需要

同时,由于园区通常较大,需要的传感器较多,即使安装有传感器进行自动测量环境的变化,也难以对众多传感器发出的信息进行传输和整理

并且不同的植物由于生长习性的不同,需要浇灌的水量也有所不同,需要根据栽种位置的不同,所处环境的具体情况进行个性化精确化的调控以满足不同植物的需要



技术实现要素:

3.本发明目的之一在于提供一种园林浇灌信息采集监控方法,以解决由于园区较大,传感器较多,难以对众多传感器发出的信息进行传输和整理;无法根据植物的习性和所处环境的具体情况进行个性化精确化的浇灌的问题

4.本发明通过下述技术方案实现,一种园林浇灌信息采集监控方法,包括以下步骤:
s100
,获取园区内的植物种类,构建植物的生长信息数据库,并基于被测量植物所需要的生长环境需求选择对应的测量传感器,并将选择对应的测量传感器按照测量需求进行部署,形成对园区环境进行测量的测量节点集群;
s200
,根据测量传感器测量得到的信息构建环境数据库,并对环境数据库的数据进行标准化处理,计算环境数据库中每个数据点的标准分数,确保所有环境数据都具有相似的尺度;
s300
,将经过标准化处理后的数据库中的环境数据和生长信息数据库中的数据进行拟合,得到环境数据与生长信息数据的函数模型;
s400
,数据处理中心根据环境数据与生长信息数据的函数模型对不同的植物进行初始浇灌作业,浇灌作业完成后安装在植物根部的土壤湿度传感器测量土壤的湿度信息,并将测量数据发送到数据处理中心;
s500
,数据处理中心根据土壤的湿度信息调整浇灌作业

5.需要说明的是,通常来说,园林的区域较大,区域内会包括大量不同类型的测量传感器,各种类型的数据量大,难以根据不同测量传感器的测量数据对不同的植物进行精确浇灌,本技术通过构建植物的生长信息数据库和园区环境数据库,并且将两者的数据进行
拟合,从而实现根据测量数据的不同对不同植物进行精确浇灌

6.进一步地,测量传感器可以包括,土壤湿度传感器
、ph
值传感器

光传感器

盐分传感器

二氧化碳传感器以及温度传感器

7.需要说明的是,土壤湿度传感器安置于植物根部的土壤里,用于测量植物根部土壤的湿度,
ph
值传感器用于测量土壤的
ph
值,盐分传感器用于测量土壤的含盐量,光传感器用于测量光强并判断处于白天还是黑夜,二氧化碳传感器用于测量园区内二氧化碳的含量,温度传感器以及空气湿度传感器用于测量园区内的温度和湿度

8.进一步地,测量传感器能将测量信号以无线形式发送到数据处理中心

9.进一步地,将测量信号以无线形式发送到数据处理中心包括如下子步骤,
s110
,基于所述测量节点集群的位置对用于无线数据传输的无线网络节点进行部署规划,并按照所述部署规划对所述无线网络节点进行部署设置,形成汇聚无线网络节点,所述测量节点集群基于测量传感器自身需要传输的测量数据以及自身的传输速率向所述汇聚无线网络节点发送测量数据;
s120
,汇聚无线网络节点将接收到的测量数据进行分类及压缩处理,获得压缩后的监测数据;
s130
,汇聚无线网络节点基于
tcp/ip
协议将所述压缩后的监测数据发送至数据处理中心;
s140
,所述数据处理中心将所述压缩后的测量数据解压后,按照分类排序构建环境数据库

10.需要说明的是,由于园区需要大量的测量传感器用于更加精确地测量园区内的环境状况,大量的测量传感器会产生很多测量数据,如何将这些测量数据快速准确地传输到数据处理中心关系到后续的数据处理和精准浇灌,本技术通过将大量的测量传感器分为不同的测量节点集群,通过对无线网络节点进行部署规划,达到快速部署的目的,并且通过无线传输的方式可以避免有线传输带来的布线难题

11.进一步地,标准化处理可以采用
z-score
标准化对环境数据库中的数据进行标准化处理,
z-score
标准化处理包括,,,;其中,z为标准化后输出的数据,无量纲;
x
为环境数据库中的数据,无量纲;
μ
为所有环境数据库中数据的均值
,
无量纲;
σ
为所有环境数据库中数据的标准差,无量纲;m为环境数据库中数据集样本总数,无量纲;
xi为环境数据库中第i个样本的数据值,无量纲

12.需要说明的是,环境数据库中包含大量各类测量传感器的数据,同时由于实际情况的限制,测量传感器不可避免地会产生各类噪声数据,需要对这些噪声数据进行剔除

如果不对这些数据进行处理就和生长信息数据库中的数据进行拟合会导致拟合结果出错,或者直接无法拟合

所以需要对环境数据库中的数据进行标准化处理,
z-score
标准化适用数据类型广泛,在处理具有不同分布和量纲的数据具有特别的优势

环境数据库中有大量不同量纲和不同分布的数据,通过
z-score
标准化对环境数据库进行处理能够消除量纲的影响,同时通过对比各个数据点的
z-score
值,能够判断其相对位置和偏离程度,从而识别和剔除异常和噪声数据
。z-score
标准化只是对原始数据进行线性变换,保持了测量数据的分
布特征

这对于后续的拟合具有重要作用

13.本发明另一方面提供了一种园林浇灌信息采集监控系统,包括,数据库构建单元

标准化处理单元

数据拟合单元以及浇灌控制单元

14.其中,数据库构建单元被配置为获取园区内的植物种类,构建植物的生长信息数据库,并基于被测量植物所需要的生长环境需求选择对应的测量传感器,并将选择对应的测量传感器按照测量需求进行部署,形成对园区环境进行测量的测量节点集群,根据测量传感器测量得到的信息构建环境数据库

15.标准化处理单元与历史数据库构建单元相连接,被配置为对接地网历史数据库中的数据进行标准化处理,计算所述历史数据库构建单元中每个数据点的标准分数,确保所有特征数据都具有相似的尺度

16.标准化处理单元与数据库构建单元相连接,被配置为对环境数据库的数据进行标准化处理,计算环境数据库中每个数据点的标准分数,确保所有环境数据都具有相似的尺度

17.数据拟合单元与标准化处理单元相连接,被配置为将经过标准化处理后的数据库中的环境数据和生长信息数据库中的数据进行拟合,得到环境数据与生长信息数据的函数模型

18.浇灌控制单元与数据拟合单元相连接,被配置为根据环境数据与生长信息数据的函数模型对不同的植物进行初始浇灌作业,浇灌作业完成后安装在植物根部的土壤湿度传感器测量土壤的湿度信息,并将测量数据发送数据库构建单元,同时根据土壤的湿度信息调整浇灌作业

19.本发明再一方面提供了一种计算机设备,所述设备可包括:处理器;存储器,存储有计算机程序,当所述计算机程序被处理器执行时,实现如上所述的基于园林浇灌信息采集监控方法

20.本发明再一方面提供了一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质,当所述计算机程序在被处理器执行时实现如上所述的园林浇灌信息采集监控方法

21.本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、
本发明通过将测量传感器划分为不同的测量节点集群,从而实现对测量数据的汇聚和压缩,进而节省信号传输过程中的误差和损耗,实现对测量数据的精准快速传输

22.2、
本发明通过构建植物的生长信息数据库和园区的环境数据库,并对两个数据库进行拟合,从而实现对园区不同区域的不同植物进行精确浇灌,极大地提高了浇灌效率的同时节省了人力

23.3、
本发明通过对园区环境数据库中的测量数据进行标准化处理,解决了大量测量传感器的测量数据众多,难以剔除噪声数据,通过标准化处理后的数据能方便地进行拟合,更精确地实现根据测量数据和植物习性的精确化浇灌

附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本技术的一部分,并不构成对本发明实施例的限定

在附图中:图1为本发明实施例提供的流程图

具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的

技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚

完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计

26.应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释

实施例
27.图1示出了本实施例的流程图,本实施例提供了一种园林浇灌信息采集监控方法

28.步骤1:获取园区内的植物种类,构建植物的生长信息数据库,并基于被测量植物所需要的生长环境需求选择对应的测量传感器,并将选择对应的测量传感器按照测量需求进行部署,形成对园区环境进行测量的测量节点集群

29.具体来说,测量传感器可以包括,土壤湿度传感器
、ph
值传感器

光传感器

盐分传感器

二氧化碳传感器以及温度传感器

测量传感器能将测量信号以无线形式发送到数据处理中心

30.需要说明的是,土壤湿度传感器安置于植物根部的土壤里,用于测量植物根部土壤的湿度,
ph
值传感器用于测量土壤的
ph
值,盐分传感器用于测量土壤的含盐量,光传感器用于测量光强并判断处于白天还是黑夜,二氧化碳传感器用于测量园区内二氧化碳的含量,温度传感器以及湿度传感器用于测量园区内的温度和湿度

通过在园林区域内不同的位置安装这些测量传感器,可以更加精确地把控园林的环境状况

但是大量安装在不同区域的不同种类测量传感器也对测量数据的传输提出了新的挑战,如果采用传统的有线传输方式的话,大量不同区域的不同种类的传感器的连接布线是一个很复杂的事情,为了解决布线的问题,本实施例采用无线传输的方式发送传感器的测量信息

上述这些传感器园区工作人员可以根据实际情况安装

31.具体来说,将测量信号以无线形式发送到数据处理中心包括如下子步骤:子步骤1:基于所述测量节点集群的位置对用于无线数据传输的无线网络节点进行部署规划,并按照所述部署规划对所述无线网络节点进行部署设置,形成汇聚无线网络节点,所述测量节点集群基于测量传感器自身需要传输的测量数据以及自身的传输速率向所述汇聚无线网络节点发送测量数据

32.子步骤2:汇聚无线网络节点将接收到的测量数据进行分类及压缩处理,获得压缩后的监测数据

33.子步骤3:汇聚无线网络节点基于
tcp/ip
协议将所述压缩后的监测数据发送至数据处理中心

34.子步骤4:数据处理中心将所述压缩后的测量数据解压后,按照分类排序构建环境数据库

35.需要说明的是,大范围的不同种类传感器的测量信息的传输对于无线传输来说是一个需要特别考虑的问题

本实施例通过将大量的测量传感器分为不同的测量节点集群,通过对无线网络节点进行部署规划,达到快速部署的目的

同时对测量数据进行分类及压
缩处理,能够有效减少数据量节约传输带宽,提高传输速度

36.步骤2:根据测量传感器测量得到的信息构建环境数据库,并对环境数据库的数据进行标准化处理,计算环境数据库中每个数据点的标准分数,确保所有环境数据都具有相似的尺度

37.具体来说,标准化处理可以采用
z-score
标准化对环境数据库中的数据进行标准化处理,
z-score
标准化处理包括,,,;其中,z为标准化后输出的数据,无量纲;
x
为环境数据库中的数据,无量纲;
μ
为所有环境数据库中数据的均值
,
无量纲;
σ
为所有环境数据库中数据的标准差,无量纲;m为环境数据库中数据集样本总数,无量纲;
xi为环境数据库中第i个样本的数据值,无量纲

38.需要说明的是,通常来讲园林面积较大,需要的传感器种类多,数量多这就会导致环境数据库中包含大量各类测量传感器的数据,同时由于实际情况的限制,测量传感器不可避免地会产生各类噪声数据,处于不同区域的同一传感器也会也不同的数据,所以在拟合之前需要对这些数据进行整理,剔除噪声数据,从而更好地方便拟合

如果不对这些数据进行处理就和生长信息数据库中的数据进行拟合会导致拟合结果出错,或者直接无法拟合
。z-score
标准化适用数据类型广泛,在处理具有不同分布和量纲的数据具有特别的优势

环境数据库中有大量不同量纲和不同分布的数据,通过
z-score
标准化对环境数据库进行处理能够消除量纲的影响,同时通过对比各个数据点的
z-score
值,能够判断其相对位置和偏离程度,从而识别和剔除异常和噪声数据
。z-score
标准化只是对原始数据进行线性变换,保持了测量数据的分布特征

这对于后续的拟合具有重要作用

39.步骤3:将经过标准化处理后的数据库中的环境数据和生长信息数据库中的数据进行拟合,得到环境数据与生长信息数据的函数模型

40.具体来说,可以采用神经网络对数据进行拟合,得到拟合函数

神经网络作为一种常用的机器学习模型,拥有良好的大规模数据处理能力神经网络的层级结构和参数化能力使得它能够学习复杂的特征表示,并在大量数据上进行拟合

并且神经网络可以自动从原始数据中提取和学习特征表示,而无需手动设计特征

通过多层次的抽象,神经网络能够捕获数据中的高层次特征,从而更好地进行数据拟合

41.步骤4:数据处理中心根据环境数据与生长信息数据的函数模型对不同的植物进行初始浇灌作业,浇灌作业完成后安装在植物根部的测量传感器测量土壤的湿度信息,并将测量数据发送到数据处理中心

42.步骤5:数据处理中心根据土壤的湿度信息调整浇灌作业

43.以上所述的具体实施方式,对本发明的目的

技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改

等同替换

改进等,均应包含在本发明的保护范围之内

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