一种基于Android与蓝牙的智慧农场控制系统

一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统
技术领域
1.本发明涉及智慧农业技术领域，具体是一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统。


背景技术：

2.智慧农场是能够实现作业流程少人化、生产全流程数字化农业项目，随着科技的发展和社会的进步，智慧农场作为一种新兴且先进的方案，逐渐取代了传统农场，在智慧农场中，工作人员的工作压力较低，工作量相比之前也存在不同程度的缩减，这极大地释放了生产力。
3.现有的智慧农场采用的是半自动管理模式，也即，采集端获取农场信息，然后反馈至管理人员，管理人员根据反馈的农场信息确定各个调节设备的工作指令；在这一过程中，管理端不仅需要与每个采集端进行数据传输，还需要和每个调节设备进行数据传输，数据传输压力极大。
4.如何在保证实时管控的基础上，降低数据传输压力是本发明技术方案想要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，所述系统包括：处理端，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令；监测端，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得到图像组；实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。
7.作为本发明进一步的方案：所述处理端包括：安装点位确定模块，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；传输网络确定模块，用于根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；需求指令确定模块，用于基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；最终指令确定模块，用于基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端
工作指令。
8.作为本发明进一步的方案：所述监测端包括：人员信息获取模块，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；图像筛选模块，用于实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得到图像组；影响权重确定模块，用于实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。
9.作为本发明进一步的方案：所述安装点位确定模块包括：区域切分单元，用于获取含有分界线的农场地图，根据分界线将所述农场地图切分为植物区和管理区，并生成位置表；区域拟合单元，用于接收工作人员输入的分级蒙版，根据所述分级蒙版含有切分结果的农场地图中确定智能设备的安装点位；其中，所述分级蒙版为含有子区域的农场地图，不同子区域的监测级别不同，不同子区域对应不同的预设的设备安装参数；显示调节单元，用于显示安装点位，接收用户输入的调节信息，确定智能设备的安装点位。
10.作为本发明进一步的方案：所述区域拟合单元包括：计算子单元，用于计算子区域与切分区之间的交集，并计算所述交集与切分区的比例；所述切分区包括植物区和和管理区；第一执行子单元，用于将所述比例与预设的切分阈值进行比对，当所述比例达到预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定切分区的智能设备的安装点位；第二执行子单元，用于当所述比例小于预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定交集的智能设备的安装点位。
11.作为本发明进一步的方案：所述传输网络确定模块包括：点位标记单元，用于查询智能设备的备案信息，根据备案信息在农场地图中标记含有无线模块的安装点位；所述无线模块包括android模块和蓝牙模块；点位聚类单元，用于以未标记的安装点位为中心，对安装点位进行聚类；路径确定单元，用于将聚类后的安装点位输入训练好的路径分析模型，确定最短路径；所述最短路径经过所有安装点位；网络建立单元，用于建立与未标记的安装点位的连接通道，统计各个未标记的安装点位对应的最短路径，得到数据传输网络。
12.作为本发明进一步的方案：所述需求指令确定模块包括：数据获取单元，用于基于数据传输网络定时获取人员分布表、图像组和环境影响权重，并记录数据上传路径；权重确定单元，用于比对人员分布表与历史分布表，确定工作异常权重；当工作异常权重在预设的权重范围内时，基于人员分布表更新历史分布表；评分确定单元，用于将所述图像组输入训练好的图像识别模型，确定异常评分；评分修正单元，用于根据所述环境影响权重和工作异常权重修正所述异常评分，根据修正后的异常评分确定需求工作指令。
13.作为本发明进一步的方案：所述最终指令确定模块包括：位置查询单元，用于读取数据上传路径，查询数据上传路径中的调节端的相对位置；指令统计单元，用于根据所述相对位置统计需求工作指令，确定调节端的工作指令；指令发送单元，用于基于数据上传路径向调节端发送工作指令；其中，在工作指令的生成过程中，数据上传路径中的所有端口均进行数据备份，数据备份内容包括监测值和调节元组；所述监测值由监测数据确定；所述调节元组包括工作异常权重、环境影响权重、异常评分和修正后的异常评分；当上传监测数据时，根据监测数据在数据备份内容中匹配调节元组，生成预工作指令。
14.作为本发明进一步的方案：所述人员信息获取模块包括：区域识别单元，用于获取管理区的区域图像，对区域图像进行识别，确定各管理区的人员出入信息；所述人员出入信息用于表征当前区域的人员变化数量；人数确定单元，用于根据所述人员出入信息确定各管理区的当前人数；分布表生成单元，用于统计所有当前人数，得到人员分布表。
15.作为本发明进一步的方案：所述区域识别单元包括：图像读取子单元，用于确定回溯时间，基于所述回溯时间读取区域图像；图像转换子单元，用于将所述区域图像转换为灰度图像，基于所述灰度图像计算灰度平均值；轮廓识别子单元，用于基于所述灰度平均值确认动态图像，并对所述动态图像进行轮廓识别；轮廓分析子单元，用于基于轮廓识别结果确定人员运动方向，确定人员出入信息。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明根据农场地图确定采集端和调节设备的安装位置，根据确定的安装位置搭建数据传输路径，在采集端之间、调节设备之间以及采集端和调节设备中增设无线通道，使得管理端无需再与每个端口相连，极大地缓解了传输压力；管理端根据采集端获取到的数据，自动生成调节设备的调节指令，保证甚至提高了管控实时性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
18.图1为基于android与蓝牙的智慧农场控制系统的组成架构图。
19.图2为处理端中安装点位确定模块的组成结构框图。
20.图3为处理端中传输网络确定模块的组成结构框图。
21.图4为处理端中需求指令确定模块的组成结构框图。
22.图5为处理端中最终指令确定模块的组成结构框图。
23.图6为监测端中人员信息获取模块的组成结构框图。
实施方式
24.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.图1为基于android与蓝牙的智慧农场控制系统的组成架构图，本发明实施例中，一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，所述系统包括：处理端10，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令；监测端20，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得到图像组；实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。
26.本发明技术方案包括三个端口，一种是数据处理中心（处理端10），一种是数据采集设备（监测端20），还有一种就是环境调节设备（调节端），所述环境调节设备的种类有很多，用于调节环境，大都采用现有的成品设备，因此，本发明对于调节端的具备调节过程不进行限定。
27.进一步的，所述处理端10包括：安装点位确定模块11，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；传输网络确定模块12，用于根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；需求指令确定模块13，用于基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；最终指令确定模块14，用于基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令。
28.所述处理端10作为数据处理中心，用于确定智能设备的安装参数、获取并分析智能设备采集到的数据；首先，处理端获取农场地图，农场地图中含有工作人员预先确定的分界线，分界线用于划分农场内的区域，根据含有边界线的农场地图，处理端10自动确定智能设备的安装点位；其中，监测端20就是智能设备的子集。
29.然后，对安装点位进行分析，可以建立数据传输网络，所述数据传输网络不仅包含处理端10与智能设备之间的传输通道，还包含了智能设备之间的传输通道。
30.最后，基于已搭建的数据传输网络获取监测数据，对监测数据进行识别分析后，得到调节端的工作指令，将工作指令向对应的调节端发送即可。其中，调节端和监测端20均属于数据传输网络中的节点。
31.具体的，所述监测端20包括：人员信息获取模块21，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；图像筛选模块22，用于实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得
到图像组；影响权重确定模块23，用于实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。
32.监测端20的功能顾名思义，就是获取农场内产生的数据；这些数据包括管理区的管理人员信息和植物区的植物生长信息，除此之外，还包括农场环境的环境信息；获取不同信息的设备不同，均采用现有的专用设备。
33.图2为处理端10中安装点位确定模块11的组成结构框图，所述安装点位确定模块11包括：区域切分单元111，用于获取含有分界线的农场地图，根据分界线将所述农场地图切分为植物区和管理区，并生成位置表；区域拟合单元112，用于接收工作人员输入的分级蒙版，根据所述分级蒙版在含有切分结果的农场地图中确定智能设备的安装点位；其中，所述分级蒙版为含有子区域的农场地图，不同子区域的监测级别不同，不同子区域对应不同的预设的设备安装参数；显示调节单元113，用于显示安装点位，接收用户输入的调节信息，确定智能设备的安装点位。
34.具体的，所述区域拟合单元112包括：计算子单元，用于计算子区域与切分区之间的交集，并计算所述交集与切分区的比例；所述切分区包括植物区和和管理区；第一执行子单元，用于将所述比例与预设的切分阈值进行比对，当所述比例达到预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定切分区的智能设备的安装点位；第二执行子单元，用于当所述比例小于预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定交集的智能设备的安装点位。
35.上述内容提供了一种具体的安装点位确定过程，其流程为：读取农场地图，在农场地图上接收工作人员的键入信息，从而确定不同子区域的监测参数，不同子区域的监测要求不同，通过含有区划信息的分级蒙版表示；工作人员的键入信息一般是网格信息，因此，确定的子区域大都横平竖直。通俗地说，所述分级蒙版表示了工作人员认为的各区域的重要性。
36.结合分级蒙版和已经分为植物区和管理区的农场地图，可以确定植物区和管理区中哪些部分需要重点观测；确定方案为：如果一个植物区或管理区被某个子区域包含的范围足够大，就认为该植物区或管理区与该子区域对应，此时，读取子区域对应的设备安装参数即可；如果一个植物区或管理区被某个子区域包含的范围不够大，就需要对植物区或管理区进行二次切分，进而分区确定设备安装参数。
37.图3为处理端10中传输网络确定模块12的组成结构框图，所述传输网络确定模块12包括：点位标记单元121，用于查询智能设备的备案信息，根据备案信息在农场地图中标记含有无线模块的安装点位；所述无线模块包括android模块和蓝牙模块；点位聚类单元122，用于以未标记的安装点位为中心，对安装点位进行聚类；路径确定单元123，用于将聚类后的安装点位输入训练好的路径分析模型，确定最
短路径；所述最短路径经过所有安装点位；网络建立单元124，用于建立与未标记的安装点位的连接通道，统计各个未标记的安装点位对应的最短路径，得到数据传输网络。
38.上述内容对传输网络的确定过程进行了限定，其原理在于，在智能设备（调节端和管理端）中插入无线模块，由无线模块搭建智能设备之间的连接通道，搭建过程需要保证连接路径最短；对于未被标记的安装点位，其对应的是不属于调节端，也不属于管理端的含有数据传输功能的设备，它一般作为中转节点，与处理端10之间发生数据交互。
39.图4为处理端10中需求指令确定模块13的组成结构框图，所述需求指令确定模块13包括：数据获取单元131，用于基于数据传输网络定时获取人员分布表、图像组和环境影响权重，并记录数据上传路径；权重确定单元132，用于比对人员分布表与历史分布表，确定工作异常权重；当工作异常权重在预设的权重范围内时，基于人员分布表更新历史分布表；评分确定单元133，用于将所述图像组输入训练好的图像识别模型，确定异常评分；评分修正单元134，用于根据所述环境影响权重和工作异常权重修正所述异常评分，根据修正后的异常评分确定需求工作指令。
40.在农场中，人员分布信息反映了工作人员的工作情况，结合工作人员的工作情况、当前环境情况对图像组进行识别分析，可以得到更加契合实际的识别结果；对于图像的识别过程，借助现有的图像识别模型即可，输入为异常评分。通过环境影响权重和工作异常权重对异常评分进行修正，引入了工作情况和环境情况的影响因素。
41.需要说明的是，基于每个监测端生成的最终输出是需求工作指令，用于表征其需要的调节幅度。
42.图5为处理端10中最终指令确定模块14的组成结构框图，所述最终指令确定模块14包括：位置查询单元141，用于读取数据上传路径，查询数据上传路径中的调节端的相对位置；指令统计单元142，用于根据所述相对位置统计需求工作指令，确定调节端的工作指令；指令发送单元143，用于基于数据上传路径向调节端发送工作指令；在本发明技术方案的一个实例中，数据上传路径由安装点位确定，安装点位代表了位置信息，调节端作为最终的靶目标，以调节端为中心，查询周围监测端对应的需求工作指令，统计所有需求工作指令，即可得到该调节端的最终工作指令，基于数据上传路径将最终工作指令向调节端发送即可。
43.作为本发明技术方案的一个优选实施例，在工作指令的生成过程中，数据上传路径中的所有端口均进行数据备份，数据备份内容包括监测值和调节元组；所述监测值由监测数据确定；所述调节元组包括工作异常权重、环境影响权重、异常评分和修正后的异常评分；当上传监测数据时，根据监测数据在数据备份内容中匹配调节元组，生成预工作指令。
44.上述内容的含义为，数据上传路径上的智能设备，会记录每一次调节过程，当获取
到监测数据时，会对监测数据进行预处理，查询到相似的调节指令，进而对调节端进行预处理，当接收到处理端10的调节指令时，根据调节指令进行微调即可。
45.图6为监测端20中人员信息获取模块21的组成结构框图，所述人员信息获取模块21包括：区域识别单元211，用于获取管理区的区域图像，对区域图像进行识别，确定各管理区的人员出入信息；所述人员出入信息用于表征当前区域的人员变化数量；人数确定单元212，用于根据所述人员出入信息确定各管理区的当前人数；分布表生成单元213，用于统计所有当前人数，得到人员分布表。
46.上述内容对管理区的识别过程进行了描述，对区域图像进行识别，可以判断出各个管理区中进入的人员和离开的人员数量，然后，将各个管理区的人员数量统计起来，即可得到人员分布表；所述人员分布表中含有索引项和人数项；所述索引项由管理区相对于农场地图的位置确定。
47.其中，所述区域识别单元211包括：图像读取子单元，用于确定回溯时间，基于所述回溯时间读取区域图像；图像转换子单元，用于将所述区域图像转换为灰度图像，基于所述灰度图像计算灰度平均值；轮廓识别子单元，用于基于所述灰度平均值确认动态图像，并对所述动态图像进行轮廓识别；轮廓分析子单元，用于基于轮廓识别结果确定人员运动方向，确定人员出入信息。
48.上述内容提供了一种具体的区域图像识别方法，其原理较为简单，先读取一段时间内的区域图像作为待分析数据，然后基于现有技术将读取到的区域图像转换为灰度图像，并计算灰度平均值；比对灰度平均值，即可判断出哪些区域图像是动态图像；对动态图像进行轮廓识别，可以确定人员的朝向，进而确定人员出入信息。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述系统包括：处理端，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令；监测端，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得到图像组；实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。2.根据权利要求1所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述处理端包括：安装点位确定模块，用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；传输网络确定模块，用于根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；需求指令确定模块，用于基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；最终指令确定模块，用于基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令。3.根据权利要求1所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述监测端包括：人员信息获取模块，用于实时获取管理区的出入信息，根据所述出入信息确定人员分布表；图像筛选模块，用于实时获取植物区的监控图像，对所述监控图像进行筛选，得到图像组；影响权重确定模块，用于实时获取环境信息，根据所述环境信息确定环境影响权重。4.根据权利要求2所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述安装点位确定模块包括：区域切分单元，用于获取含有分界线的农场地图，根据分界线将所述农场地图切分为植物区和管理区，并生成位置表；区域拟合单元，用于接收工作人员输入的分级蒙版，根据所述分级蒙版含有切分结果的农场地图中确定智能设备的安装点位；其中，所述分级蒙版为含有子区域的农场地图，不同子区域的监测级别不同，不同子区域对应不同的预设的设备安装参数；显示调节单元，用于显示安装点位，接收用户输入的调节信息，确定智能设备的安装点位。5.根据权利要求4所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述区域拟合单元包括：计算子单元，用于计算子区域与切分区之间的交集，并计算所述交集与切分区的比例；所述切分区包括植物区和和管理区；第一执行子单元，用于将所述比例与预设的切分阈值进行比对，当所述比例达到预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定切分区的智能设备的安装点位；
第二执行子单元，用于当所述比例小于预设的切分阈值时，读取子区域对应的设备安装参数，确定交集的智能设备的安装点位。6.根据权利要求2所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述传输网络确定模块包括：点位标记单元，用于查询智能设备的备案信息，根据备案信息在农场地图中标记含有无线模块的安装点位；所述无线模块包括android模块和蓝牙模块；点位聚类单元，用于以未标记的安装点位为中心，对安装点位进行聚类；路径确定单元，用于将聚类后的安装点位输入训练好的路径分析模型，确定最短路径；所述最短路径经过所有安装点位；网络建立单元，用于建立与未标记的安装点位的连接通道，统计各个未标记的安装点位对应的最短路径，得到数据传输网络。7.根据权利要求2所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述需求指令确定模块包括：数据获取单元，用于基于数据传输网络定时获取人员分布表、图像组和环境影响权重，并记录数据上传路径；权重确定单元，用于比对人员分布表与历史分布表，确定工作异常权重；当工作异常权重在预设的权重范围内时，基于人员分布表更新历史分布表；评分确定单元，用于将所述图像组输入训练好的图像识别模型，确定异常评分；评分修正单元，用于根据所述环境影响权重和工作异常权重修正所述异常评分，根据修正后的异常评分确定需求工作指令。8.根据权利要求2所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述最终指令确定模块包括：位置查询单元，用于读取数据上传路径，查询数据上传路径中的调节端的相对位置；指令统计单元，用于根据所述相对位置统计需求工作指令，确定调节端的工作指令；指令发送单元，用于基于数据上传路径向调节端发送工作指令；其中，在工作指令的生成过程中，数据上传路径中的所有端口均进行数据备份，数据备份内容包括监测值和调节元组；所述监测值由监测数据确定；所述调节元组包括工作异常权重、环境影响权重、异常评分和修正后的异常评分；当上传监测数据时，根据监测数据在数据备份内容中匹配调节元组，生成预工作指令。9.根据权利要求3所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述人员信息获取模块包括：区域识别单元，用于获取管理区的区域图像，对区域图像进行识别，确定各管理区的人员出入信息；所述人员出入信息用于表征当前区域的人员变化数量；人数确定单元，用于根据所述人员出入信息确定各管理区的当前人数；分布表生成单元，用于统计所有当前人数，得到人员分布表。10.根据权利要求9所述的基于android与蓝牙的智慧农场控制系统，其特征在于，所述区域识别单元包括：图像读取子单元，用于确定回溯时间，基于所述回溯时间读取区域图像；图像转换子单元，用于将所述区域图像转换为灰度图像，基于所述灰度图像计算灰度
平均值；轮廓识别子单元，用于基于所述灰度平均值确认动态图像，并对所述动态图像进行轮廓识别；轮廓分析子单元，用于基于轮廓识别结果确定人员运动方向，确定人员出入信息。

技术总结
本发明涉及智慧农业技术领域，具体公开了一种基于Android与蓝牙的智慧农场控制系统，所述系统包括处理端和监测端，所述处理端用于获取含有分界线的农场地图，基于含有分界线的农场地图确定智能设备的安装点位；所述智能设备包括监测端和调节端；根据智能设备的安装点位确定数据传输网络；基于数据传输网络定时获取监测端的监测数据，记录数据上传路径，根据所述监测数据确定需求工作指令；基于所述需求工作指令和所述数据上传路径确定调节端工作指令。本发明在采集端之间、调节设备之间以及采集端和调节设备中增设无线通道，使得管理端无需再与每个端口相连，极大地缓解了传输压力。力。力。


技术研发人员：石黎 俞彬斌 汤霞 王俊 石兵华 李志辉 范李涛
受保护的技术使用者：湖北经济学院
技术研发日：2023.07.03
技术公布日：2023/10/7