[发明专利]一种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培的雾计算监控技术

说明书

本发明涉及一种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培的雾计算监控技术，包括：步骤1、搭建传感网络，对植物工厂进行区域划分，将采集的传感数据上传至雾采集模块；步骤2、每台本地设备采集到传感数据之后，在本地通过轻量级的数据规模估计模型估计后续的数据规模来调整转发量，同时通过本地的自适应采样模型和自适应滤波模型对传感数据进行处理，最后通过转发设备按调整后的转发量向云服务器转发处理后的传感数据。本发明的有益效果是：本发明对名优花卉生长过程中传感器收集的环境参数数据，基于轻量级估计模型估计传输流量，并通过自适应采样及自适应滤波技术过滤传感数据流，利用雾计算实现适量有效的传感数据的实时监控。

技术领域

本发明涉及基于雾计算模式的监控技术领域，尤其包括一种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培的雾计算监控技术；通过建立植物工厂环境下传感数据采集的低功耗近似估计模型、自适应采样模型以及自适应滤波模型，实现智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培的环境参数监控。

背景技术

随着现代生物技术、种植技术和物联网技术的发展，植物工厂使用保温、不透光的材料作为围护结构，严格控制与外界环境的气体交换，并采用人工光源为植物提供光照,使系统内的能源与物质流动随着空气循环形成一个自循环再生系统，不仅有利于提高室内二氧化碳浓度，促进光合作用从而缩短植物栽培周期，还能防止细菌和虫害进入室内使得产品清洁程度更高。与传统人工栽培方式相比，植物工厂精细化栽培不受外界影响且能精准控制，可进行高密度植物栽培，实现高品质植物的周年稳定生产。此外，植物工厂选址所受限制较小，可因地制宜在都市进行生产，减少物流环节汽车运输所带来的环境污染和储存问题。

名优花卉及药用植物进行工厂化精细栽培关键在于为不同植物品种的不同生长阶段提供生长所需的特殊环境，加速植物的生长以缩短栽培周期。因此，监控植物工厂的各种环境对象信息(如温度、光照、水分和土壤酸碱度等)是实现名优花卉及药用植物进行工厂化精细栽培的前提和核心。现有的面向名优花卉及药用植物精细化工厂栽培的监控技术大体上可分为两个步骤：1)各种环境传感器根据预先设定的频率采集相关信息，如温度、光照、水分和土壤酸碱度等；2)以4G、WiFi或Zigbee等无线传输方式将采集信息传输到后台监控中心。然而，植物工厂内各种环境传感器每天产生的数据量急增，而植物精细化工厂栽培则对环境信息监控技术的响应时间和安全性提出了更高的要求。现有面向植物工厂精细化栽培的监控技术虽然为各种环境感知数据处理提供了高效的计算平台，但是目前网络带宽的增长速度远远赶不上数据的增长速度，网络带宽成本的下降速度要比CPU和内存这些硬件资源成本的下降速度慢很多,同时复杂的网络环境让网络延迟很难有突破性提升。因此，现有面向名优花卉及药用植物精细化工厂栽培的监控技术需要解决网络带宽和延迟这两大瓶颈。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培的雾计算监控技术。

这种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培工厂监控系统，包括：植物工厂数据采集模块、雾采集模块、云存储模块和监视系统可视化模块；所述植物工厂数据采集模块通过WiFi或蓝牙连接雾采集模块进行数据传输，所述雾采集模块上传数据至云存储模块，所述监视系统可视化模块从云存储模块读取数据。

作为优选，所述植物工厂数据采集模块内设有传感器，所述传感器包括温度传感器、二氧化碳传感器和湿度传感器；所述雾采集模块用于进行数据规模估计、自适应采样和自适应滤波；所述云存储模块用于将数据上传云端和数据本地备份；所述监视系统可视化模块用于进行环境数据可视化、植物生长可视化和营养液状况可视化。

这种智能植物工厂环境下名优花卉及药用植物栽培工厂监控系统的雾计算监控技术，包括如下步骤：

步骤1、搭建传感网络，对植物工厂进行区域划分，为每个本地雾计算设备划分监控区域，植物工厂数据采集模块在每个区域部署若干本地设备进行温湿度、二氧化碳等传感数据的采集；将采集的传感数据上传至雾采集模块，如温湿度、二氧化碳和土壤酸碱度等；以待后续的转发；