一種基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，涉及農(nóng)田精準(zhǔn)變量施肥作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，包括傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、數(shù)據(jù)盲源分離模塊、多數(shù)據(jù)集成融合模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器監(jiān)控模塊、上下位機(jī)通訊模塊。通過在傳感器數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)中加入數(shù)據(jù)挖掘模塊以及上下位機(jī)通訊模塊，使得農(nóng)田肥力采集分析系統(tǒng)能夠?qū)Χ囝悅鞲衅鞯姆治鰯?shù)據(jù)進(jìn)行有效地統(tǒng)計(jì)分析，通過數(shù)據(jù)挖掘模塊分析多類傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，獲取一定的規(guī)律性并生成關(guān)于不同地塊水分、碳、氮、磷、鉀、重金屬等土壤物質(zhì)含量的關(guān)聯(lián)規(guī)則，把這些規(guī)則傳送給上下位機(jī)通訊模塊，上下位機(jī)通訊模塊發(fā)送控制命令給中央控制系統(tǒng)從而對(duì)不同空間時(shí)間的地塊實(shí)施不同的精準(zhǔn)作業(yè)模式，從而達(dá)到精準(zhǔn)施肥澆水的目的。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及農(nóng)田精準(zhǔn)變量施肥作業(yè)
，具體是基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(Precision Agriculture)是由信息技術(shù)等支持的根據(jù)空間變異,定位、定時(shí)、定量地實(shí)施一整套現(xiàn)代化農(nóng)事操作技術(shù)與管理的系統(tǒng)，其基本涵義是根據(jù)作物生長的土壤水分肥力等性狀與生產(chǎn)力空間變異，有效調(diào)節(jié)對(duì)農(nóng)作物的農(nóng)資投入，確定農(nóng)作物的生產(chǎn)目標(biāo)，實(shí)施“數(shù)據(jù)獲取、配方優(yōu)化、技術(shù)集成、科學(xué)管理”，最大的調(diào)動(dòng)土壤生產(chǎn)力，以最少的投入達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境獲益，同時(shí)改善環(huán)境，高效地利用各類農(nóng)業(yè)資源。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)，融合了 GIS、GPS、RS、信息、生物等技術(shù)手段，達(dá)到針對(duì)不同地塊進(jìn)行自動(dòng)變量噴水施肥的目的。它主要包括五大功能:信息采集、信息傳輸、數(shù)據(jù)挖掘、決策支持、控制系統(tǒng)，從而提高了農(nóng)作物產(chǎn)量、節(jié)省了資源、遏制了水土流失、最終實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)力與生態(tài)的均衡有機(jī)的發(fā)展。由于我們很難直觀的獲取數(shù)據(jù)的本質(zhì)潛在的知識(shí)，導(dǎo)致了 “數(shù)據(jù)爆炸但知識(shí)貧乏”的現(xiàn)象。因此，我們擬利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從海量數(shù)據(jù)中獲取有效的、新穎的、潛在有用的、最終可理解模式的非平凡過程信息，利用決策系統(tǒng)針對(duì)不同農(nóng)事進(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)決策。雖然目前歐美等發(fā)達(dá)國家的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)非常智能化的操作，達(dá)到設(shè)定的目的，不過使用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)可以挖掘出農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中潛在新穎有效的知識(shí)，從而使系統(tǒng)更加智能，具有較強(qiáng)的魯棒性，這正是本專利技術(shù)的創(chuàng)新所在。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于提供一種獲取農(nóng)田水分肥力等土壤數(shù)據(jù)，挖掘出潛在新穎有效的模式信息，從而達(dá)到自動(dòng)精準(zhǔn)的噴水施肥的基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)。本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)，基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于:包括中央控制系統(tǒng)，與中央控制系統(tǒng)控制連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、數(shù)據(jù)盲源分離模塊、多數(shù)據(jù)集成融合模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器監(jiān)控模塊、上下位機(jī)通訊模塊，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與傳感器監(jiān)控模塊無線連接，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)盲源分離模塊連接，數(shù)據(jù)盲源分離模塊與多數(shù)據(jù)集成融合模塊連接，多數(shù)據(jù)集成融合模塊與數(shù)據(jù)挖掘模塊連接，數(shù)據(jù)挖掘模塊與數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊與上下位機(jī)通訊模塊。所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集田塊中土壤的水分、碳、氮、磷、鉀等肥力數(shù)據(jù)；所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊有近紅外傳感器、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)傳感器、離子電導(dǎo)率傳感器、流量傳感器，這些傳感器可同時(shí)檢測(cè)到多種數(shù)據(jù)；所述GPS定位模塊負(fù)責(zé)定位不同田塊，以鏈接后期的數(shù)據(jù)處理，實(shí)施定位自動(dòng)變量噴水施肥，并為地塊的路徑規(guī)劃提供相應(yīng)的服務(wù)；所述數(shù)據(jù)盲源分離模塊負(fù)責(zé)分離獲取有用信號(hào)，增強(qiáng)目標(biāo)信號(hào)并減弱或消除噪聲 目號(hào)，以達(dá)到精確獲取田塊 目息。所述數(shù)據(jù)集成融合模塊負(fù)責(zé)對(duì)多類傳感器獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成和融合，并與GIS、RS遙感信息進(jìn)行比較融合，集成不同傳感器獲得的同類信號(hào)，提高傳感器數(shù)據(jù)獲取的精度；所述數(shù)據(jù)挖掘模塊嵌入針對(duì)土壤水分肥力等數(shù)據(jù)的幾種數(shù)據(jù)挖掘算法，負(fù)責(zé)挖掘水分土壤肥力數(shù)據(jù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則，有針對(duì)性的挖掘出土壤數(shù)據(jù)中潛在的、新穎的、有效的關(guān)聯(lián)性信息，可用來指導(dǎo)進(jìn)行自動(dòng)變量精準(zhǔn)噴水施肥；所述傳感器監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控傳感器的工作情況，對(duì)不同地塊賦予不同權(quán)值，以便于很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以及挖掘工作；所述數(shù)據(jù)庫模塊負(fù)責(zé)存貯全系統(tǒng)相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，該模塊在中央處理系統(tǒng)中劃分一塊內(nèi)存或外接一塊內(nèi)存來存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)，比如歷史運(yùn)行工況、采集到的數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理挖掘出得信息和規(guī)則等數(shù)據(jù)；所述上下位機(jī)通訊模塊負(fù)責(zé)傳感器與中央處理系統(tǒng)的通訊，用來實(shí)現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及本地?cái)?shù)據(jù)向遠(yuǎn)程進(jìn)行無線發(fā)送等功能。本專利技術(shù)的有益效果:1.系統(tǒng)的 智能化本專利技術(shù)的設(shè)計(jì)是按功能模塊來劃分，可以最終實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的系統(tǒng)運(yùn)行，包括自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸，可以為自動(dòng)噴水施肥提供數(shù)據(jù)保證和決策支持，同時(shí)也可以提供某些接口用于用戶的人工干預(yù)設(shè)定；2.數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用本專利技術(shù)融合了數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘的許多最新成熟的成果，可以挖掘出針對(duì)于田塊土壤數(shù)據(jù)中潛在新穎有效的信息，實(shí)現(xiàn)了許多復(fù)雜的功能，從而達(dá)到全自動(dòng)智能化精準(zhǔn)化的目的；3.系統(tǒng)的可擴(kuò)展性本專利技術(shù)擬開發(fā)出通用性的數(shù)據(jù)采集分析等功能模塊，ARM嵌入式中央控制系統(tǒng)可以隨時(shí)添加或屏蔽相應(yīng)的功能模塊，用戶也可以設(shè)定不同的參數(shù)從而滿足自己的需要，可擴(kuò)展性很強(qiáng)。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的模塊構(gòu)造示意圖；圖2為本專利技術(shù)的系統(tǒng)運(yùn)作流程示意圖；圖3為本專利技術(shù)數(shù)據(jù)挖掘模塊流程圖；圖4為本專利技術(shù)數(shù)據(jù)盲源分離模塊流程圖；圖5為本專利技術(shù)多數(shù)據(jù)集成融合模塊流程圖。具體實(shí)施例方式為了使本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本專利技術(shù)。如圖1、圖2所示，基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，包括中央控制系統(tǒng)，與中央控制系統(tǒng)控制連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、數(shù)據(jù)盲源分離模塊、多數(shù)據(jù)集成融合模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器監(jiān)控模塊、上下位機(jī)通訊模塊，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與傳感器監(jiān)控模塊無線連接，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)盲源分離模塊連接，數(shù)據(jù)盲源分離模塊與多數(shù)據(jù)集成融合模塊連接，多數(shù)據(jù)集成融合模塊與數(shù)據(jù)挖掘模塊連接，數(shù)據(jù)挖掘模塊與數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊與上下位機(jī)通訊模塊。傳感器數(shù)據(jù)采集模塊具有定時(shí)采集田塊土壤肥力數(shù)據(jù)的功能，采集的信號(hào)可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)。數(shù)據(jù)采集的定時(shí)可以實(shí)時(shí)設(shè)定，也可以預(yù)先離線設(shè)定。GPS定位模塊具有定位不同田塊位置的功能，利用GPS我們可以獲取不同地塊的位置，并把GPS信息存儲(chǔ)到內(nèi)存或SD存儲(chǔ)卡中。數(shù)據(jù)盲源分離模塊具有分離噪源信號(hào)，定標(biāo)目標(biāo)信號(hào)的功能。利用主成分分析、獨(dú)立成分分析、核稀疏成分分析等算法把噪聲信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)分尚并作其它相關(guān)處理工作，目標(biāo)信號(hào)同時(shí)被存儲(chǔ)到內(nèi)存中。數(shù)據(jù)集成融合模塊具有集成和融合多類傳感器的目標(biāo)信號(hào)以及與預(yù)先獲取的GIS、RS等信息進(jìn)行比較融合的功能。利用Majority Voting等算法來集成不同傳感器獲得的同類信號(hào)，一般來說集成算法可以提高目標(biāo)信息獲取的精度。數(shù)據(jù)挖掘模塊具有挖掘出不同地塊土壤水分肥力數(shù)據(jù)中潛在新穎有效的關(guān)聯(lián)規(guī)則的功能。這些關(guān)聯(lián)規(guī)則可以用來指導(dǎo)進(jìn)行自動(dòng)變量精準(zhǔn)噴水施肥，優(yōu)化變量施肥決策。我們利用核決策樹、關(guān)聯(lián)規(guī)則遷移學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)挖掘算法來挖掘土壤肥力數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則，這些關(guān)聯(lián)規(guī)則經(jīng)過中央控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)噴水施肥等自動(dòng)控制功能和操作。傳感器監(jiān)控模塊具有監(jiān)控傳感器的功能。由于不同傳感器在不同地塊采集數(shù)據(jù)所得到的數(shù)據(jù)會(huì)有所波動(dòng)，我們可以根據(jù)標(biāo)定對(duì)不同地塊賦予不同權(quán)值。另外，本模塊也可以監(jiān)控傳感器的工作情況，并實(shí)時(shí)的向中央控制系統(tǒng)發(fā)送報(bào)警信號(hào)等。傳感器信息可以寫入LOG日志里以便后期的處理。數(shù)據(jù)庫模塊具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能。本模塊可以剔除無用信息、存儲(chǔ)相關(guān)信息，以節(jié)省存儲(chǔ)空間，降低成本。當(dāng)存儲(chǔ)空間不足時(shí)，可以通過GPRS、3G無線傳輸或Zigbee等射頻傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)并刪除。上下位機(jī)通訊模塊具有處理傳感器、中央處理系統(tǒng)以及其它輔助設(shè)備之間的通訊。用來實(shí)現(xiàn)各模塊之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及本地?cái)?shù)據(jù)向遠(yuǎn)程進(jìn)行無線數(shù)據(jù)發(fā)送等功能。工作時(shí)可以把傳感器系統(tǒng)安裝在大型本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于：包括中央控制系統(tǒng)，與中央控制系統(tǒng)控制連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、數(shù)據(jù)盲源分離模塊、多數(shù)據(jù)集成融合模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器監(jiān)控模塊、上下位機(jī)通訊模塊，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與傳感器監(jiān)控模塊無線連接，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)盲源分離模塊連接，數(shù)據(jù)盲源分離模塊與多數(shù)據(jù)集成融合模塊連接，多數(shù)據(jù)集成融合模塊與數(shù)據(jù)挖掘模塊連接，數(shù)據(jù)挖掘模塊與數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊與上下位機(jī)通訊模塊。
【技術(shù)特征摘要】
1.關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于:包括中央控制系統(tǒng)，與中央控制系統(tǒng)控制連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、GPS定位模塊、數(shù)據(jù)盲源分離模塊、多數(shù)據(jù)集成融合模塊、數(shù)據(jù)挖掘模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、傳感器監(jiān)控模塊、上下位機(jī)通訊模塊，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與傳感器監(jiān)控模塊無線連接，所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)盲源分離模塊連接，數(shù)據(jù)盲源分離模塊與多數(shù)據(jù)集成融合模塊連接，多數(shù)據(jù)集成融合模塊與數(shù)據(jù)挖掘模塊連接，數(shù)據(jù)挖掘模塊與數(shù)據(jù)庫模塊，數(shù)據(jù)庫模塊與上下位機(jī)通訊模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于:所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集田塊中土壤的水分、碳、氮、磷、鉀肥力數(shù)據(jù)；所述的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊有近紅外傳感器、激光誘導(dǎo)擊穿光譜技術(shù)傳感器、離子電導(dǎo)率傳感器、流量傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)據(jù)挖掘的農(nóng)田肥力數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其特征在于:所述GPS定位模塊負(fù)責(zé)定位不同田塊，以鏈接后期的數(shù)據(jù)處理，實(shí)施定位自動(dòng)變量噴水施月巴，并為地塊的路徑規(guī)劃提供相應(yīng)的服務(wù)。4.根據(jù)權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳鵬，宋良圖，王儒敬，莊重，汪玉冰，謝成軍，魯翠萍，汪六三，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。