1.一种基于物联网的数字乡村管理系统,其特征在于,包括作物信息库、物联网采集模块、生长分析模块、辅助生长模块以及生长判断模块;所述作物信息库内存储有多种作物的需求养分含量、多种作物的作物需水数据以及作物生长天数对应的作物颜色;
所述物联网采集模块用于获取土壤湿度、天气信息以及作物图像,还用于接收养分检测信号,检测土壤的养分含量,输出剩余养分含量;
所述生长分析模块包括湿度分析单元、天气分析单元以及喷灌分析单元,所述湿度分析单元用于对土壤湿度以及作物需水数据进行分析得到作物水分信息;所述天气分析单元用于对天气信息进行分析得到灌溉参考信息;所述喷灌分析单元用于对作物水分信息以及灌溉参考信息进行分析,基于分析结果输出喷灌信息;
所述辅助生长模块包括喷灌实施单元以及施肥分析单元,所述喷灌实施单元用于根据喷灌信息对农田进行喷灌处理,输出水分正常信息以及养分检测信号;所述施肥分析单元用于对剩余养分含量以及需求养分含量进行分析,基于分析结果输出施肥详情信息以及养分正常信息;
当所述生长判断模块接收到水分正常信息以及养分正常信息时,对作物图像以及作物生长天数对应的作物颜色进行分析,基于分析结果输出作物生长信息;
所述物联网采集模块包括湿度检测单元;所述湿度检测单元包括第一数量的土壤湿度传感器,所述湿度检测单元配置有湿度检测策略;所述湿度检测策略包括:获取第一数量的湿度数据;计算第一数量的湿度数据的平均值,标记为土壤湿度;
所述物联网采集模块还包括气候获取单元,所述气候获取单元用于利用网络通信获取未来第一天数的天气信息,所述天气信息包括无雨信息以及有雨信息;
所述湿度分析单元配置有湿度分析策略,所述湿度分析策略包括:从作物信息库中获取作物需水数据;
计算土壤湿度与作物需水数据的比值,标记为湿度比值;
当湿度比值小于或等于第一湿度比值时,输出作物干枯信息;当湿度比值大于第一湿度比值且小于等于第二湿度比值时,输出作物缺水信息;当湿度比值大于第二湿度比值时,输出水分充沛信息;
所述作物水分信息包括作物干枯信息、作物缺水信息以及水分充沛信息;
所述天气分析单元还配置有天气分析策略,所述天气分析策略包括:分析天气信息,当天气信息均为无雨信息时,输出急需灌溉信息;
当获取到有雨信息时,将有雨信息对应的日期标记为下雨日期,将下雨日期减去当前日期得到的天数标记为等待天数;当等待天数大于第二天数时,输出需要灌溉信息;
当等待天数小于或等于第二天数时,输出不需灌溉信息;
所述灌溉参考信息包括急需灌溉信息、需要灌溉信息以及不需灌溉信息;
所述喷灌分析单元还配置有喷灌分析策略,所述喷灌分析策略包括:接收作物水分信息以及灌溉参考信息;
当接收到作物干枯信息时,分析灌溉参考信息;当灌溉参考信息为急需灌溉信息时,输出第一灌溉水量;当灌溉参考信息不为急需灌溉信息时,输出第二灌溉水量;
当接收到作物缺水信息时,分析灌溉参考信息;当灌溉参考信息为急需灌溉信息或需要灌溉信息时,输出第二灌溉水量;当灌溉参考信息为不需灌溉信息时,输出第三灌溉水量;
当接收到水分充沛信息时,输出第三灌溉水量;
将第一灌溉水量、第二灌溉水量以及第三灌溉水量标记为灌溉水量;输出控制信号;
所述喷灌信息包括灌溉水量以及控制信号;
所述喷灌实施单元包括流量计,所述流量计用于检测喷灌流量;所述喷灌实施单元配置有喷灌策略,所述喷灌策略包括:当接收到控制信号时,根据控制信号对应灌溉水量进行喷灌处理;
喷灌处理开始时,启动流量计进行检测,当检测到喷灌流量等于灌溉水量时,停止喷灌处理;
输出养分检测信号以及水分正常信息;
所述生长判断模块包括图像处理单元,所述图像处理单元配置有图像处理策略,所述图像处理策略包括:获取作物图像,将作物图像进行灰度化处理后进行二值化处理,得到作物的轮廓图;
基于作物的轮廓图在作物图像中将未被轮廓图包围区域进行删除处理,得到作物分析图;
生长检测单元配置有生长检测策略,所述生长检测策略包括:
从作物信息库中获取作物生长天数以及作物生长天数对应的作物颜色的RGB值,分别标记为R参考颜色值、G参考颜色值以及B参考颜色值;
将作物分析图中每个像素点分别用RGB[R(a1)、G(a2)、B(a3)]进行色彩标记,其中,R(a1)表示像素点在红色上的分量,G(a2)表示像素点在绿色上的分量,B(a3)表示像素点在蓝色上的分量,a1、a2以及a3的取值范围均为0‑255;
计算每个像素点的RGB值与对应的参考颜色值的差值,标记为颜色分析值;设置初始值为0的像素参考值,当颜色分析值小于或等于第一颜色差值时,将像素对应的像素参考值进行加一处理;当颜色分析值大于第一颜色差值时,不作处理;
当像素参考值小于或等于第一分析值时,将像素点标记为分析像素点;当像素参考值大于第一分析值时,不作标记处理;
计算分析像素点与总像素点数量的比值,标记为生长分析值,当生长分析值大于等于第一生长比值时,输出生长不良信息;当生长分析值小于第一生长比值且大于等于第二生长比值时,输出检测调整信息,同时重复执行图像采集策略、图像处理策略以及生长检测策略;当生长分析值小于第二生长比值时,输出作物正常生长信息;
所述作物生长信息包括生长不良信息以及作物正常生长信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的数字乡村管理系统,其特征在于,所述物联网采集模块还包括养分获取单元,所述养分获取单元包括第二数量的土壤氮磷钾传感器,所述土壤氮磷钾传感器用于获取土壤的养分含量;所述养分获取单元配置有养分获取策略,所述养分获取策略包括:当接收到检测信号时,获取喷灌处理后第二数量的土壤的养分含量,建立土壤的养分含量的频率直方图,将频率直方图中频率最高的组距的中值标记为剩余养分含量,输出剩余养分含量。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的数字乡村管理系统,其特征在于,所述辅助生长模块还包括施肥分析单元,所述施肥分析单元配置有施肥分析策略,所述施肥分析策略包括:获取需求养分含量;
比对剩余养分含量与需求养分含量;
当剩余养分含量大于需求养分含量时,输出不需施肥信息;当剩余养分含量小于或等于需求养分含量时,输出需要施肥信息;
输出养分正常信息;
所述施肥详情信息包括不需施肥信息以及需要施肥信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于物联网的数字乡村管理系统,其特征在于,物联网采集模块还包括图像获取单元,所述图像获取单元包括高分辨率摄像设备,所述高分辨率摄像设备能够在第一焦距至第二焦距内调整焦距,其中第一焦距小于第二焦距;所述高分辨率摄像设备用于拍摄作物图像;所述图像获取单元配置有图像采集策略,所述图像采集策略包括:当接收到水分正常信息以及养分正常信息时,在第一焦距下获取一次作物图像;
所述生长判断模块包括生长检测单元,当接收到生长检测单元发送的检测调整信息时,将焦距从第一焦距调整至第二焦距,获取作物图像。