[发明专利]一种基于大数据技术的精准农业管理平台及方法

权利要求书

1.一种基于大数据技术的精准农业管理平台，其特征在于设有数据获取端、存储平台、中心服务器、执行设备、人机交互设备和传输网络；其中存储平台采用存储器和云数据平台相结合实现，存储平台经传输网络接收由数据获取端、中心服务器、执行设备以及人机交互设备输出的数据流，中心服务器中设有运算器和用于产生控制指令的控制器，控制器经传输网络实现对执行设备、人机交互设备、数据获取端、运算器、存储平台以及传输网络本身的控制，存储平台中的指令与数据采用同样的存储方式存储在存储平台中的存储器中，并通过指令流输送给控制器；其中运算器中设有数据入口单元、数据来源识别单元、数据探索及预处理单元、数据挖掘引擎单元、结果与反馈单元、数据应用单元，其中所述数据入口单元分别设有实时检测数据入口模块、农业专家数据入口模块，数据来源识别单元设有实时数据获取模块、专家数据获取模块、历史数据获取模块，其中实时数据获取模块的输入端与实时检测数据入口模块相连接，专家数据获取模块的输入端与农业专家数据入口模块相连接，数据探索及预处理单元中设有数据探索分析模块、预处理模块、数据仓库，其中数据探索分析模块接收数据来源识别单元输出的数据，数据探索分析模块的输出端与预处理模块相连接，预处理模块中设有数据清洗模块、缺失值处理模块、数据变换模块，预处理模块的输出端与数据仓库相连接；数据挖掘引擎单元中设有建模样本数据获取模块、待评估数据获取模块、模型训练模块、模型评价模块、挖掘模型、自动评估模块，其中建模样本数据获取模块、待评估数据获取模块的输入端与数据仓库相连接，建模样本数据获取模块的输出端与模型训练模块相连接，模型训练模块与模型评价模块相连接，模型评价模块的输出端与挖掘模型连接，挖掘模型输出数据至自动评估模块；所述结果与反馈单元中设有评估结果模块，评估结果模块输出数据至数据来源识别单元中的历史数据获取模块中存储，评估结果模块还输出模型优化与重构数据至模型训练模块，评估结果模块将命令数据输出至数据应用单元，经数据应用单元输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的精准农业管理平台，其特征在于所述数据获取端设有高光谱及多光谱摄像机、土壤湿度检测模块、PH检测模块、土壤养分检测模块、特殊气体浓度监测模块、光照检测模块、温度检测模块、声音检测模块、气象数据获取模块、预留输入模块接口。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的精准农业管理平台，其特征在于所述人机交互设备设有预留接口、输入及显示设备、预处理及识别模块，其中预留接口与外部传输网络相连接，输入及显示机构与预处理及识别模块相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据技术的精准农业管理平台，其特征在于所述执行设备包括液体精准投放平台、驱鸟设备、防虫设备、光照调节设备、湿度调节设备、温度调节设备、气体调节设备、其他执行设备以及预留执行设备接口。

5.一种基于大数据技术的精准农业管理方法，其特征在于包括以下内容：

步骤1：从各数据端获取实时数据经实时监测数据入口输入作为实时数据库，专家数据则由农业专家数据入口输入作为专家数据库；

步骤2：对实时数据和部分专家数据样本、部分历史数据样本进行数据探索分析，剔除不可能存在的错误数据，初步审视正常数据的特征，对数据进行预处理，包括数据清洗(剔除一些特殊数据，比如剔除没有农作物耕种某一区域的数据)、缺失值处理(采用插值处理的方式，得到由于某些特殊原因没有获取的数据)和数据变换(虽然实时数据在一定程度上能反映农作物生长的某些需求，但要作为构建模型的样本，特征不明显，需要进行重新构造，基于数据变换，得到新的评价指标来表征农作生长环境和需求的所具有的规律)并放入数据仓库，另一方面，将部分可以直接使用的专家数据、历史数据直接放入数据仓库；

步骤3：数据仓库中的数据一部分成为建模样本数据，用于模型训练和模型评价，构建模型；另一部分成为待评价的数据，使用生成的模型进行自动评估；

步骤4：数据经过数据挖掘引擎的处理，经过反复的模型的优化与重构，最终生成评估结果；评估结果既可以被保存为历史数据的，用于后续数据挖掘，又可以进行直接的数据应用。这些数据应用包括：生成控制指令，用于控制执行设备的运行，和其他模块的控制；实时监测数据的各种报表，显示；数据的追踪，比如农作物一生需水量的数据的追踪；预测结果，比如农作物病虫害和杂草的预测；以及其他的应用；上述的数据会输送到相应的接口，包括执行设备接口控制执行设备的运转，显示设备接口进行显示和打印等，以及其他设备接口作为其他用途。