1.一种基于物联网的农业环境监测方法,其特征在于,包括:
在农业环境检测区域中,通过物联网节点连接的土壤传感器阵列采集土壤中的多源数据,并对所述多源数据中不同位置的土壤传感器的测量值进行动态权重分配,并根据动态权重分配后的测量值生成全局一致的土壤参数集合;
在所述土壤传感器阵列的覆盖区域内,基于物联网的拓扑结构部署微机电系统的微流控检测芯片,并通过所述微流控检测芯片对采集到的土壤溶液进行选择性渗透;
获取渗透后的土壤溶液中的目标离子浓度,并将所述目标离子浓度转换为电信号,同时利用物联网的低功耗通信协议将所述电信号与所述土壤参数集合进行同步传输;
提取所述土壤参数集合中的历史时序数据,并将所述电信号与所述历史时序数据进行时间关联性分析以建立时间维度的连贯性,并结合空间插值算法对未部署土壤传感器的区域进行数据填充,利用所述连贯性与数据填充的结果生成动态预测模型;
根据所述动态预测模型输出土壤养分的空间变化趋势,并将所述空间变化趋势与预设的农作物生长需求参数进行匹配,以生成针对不同土壤区域的施肥量调整指令,并通过物联网通信链路将所述施肥量调整指令下发至部署于田间的施肥设备执行端,以完成土壤养分的动态调控。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,提取所述土壤参数集合中的历史时序数据,并将所述电信号与所述历史时序数据进行时间关联性分析以建立时间维度的连贯性,并结合空间插值算法对未部署土壤传感器的区域进行数据填充,利用所述连贯性与数据填充的结果生成动态预测模型,包括:从所述土壤参数集合中提取不同时间点记录的数据形成历史时序数据,并将所述电信号按采集时间与历史时序数据中对应时间点的数据进行匹配,以计算述电信号与历史时序数据在相同时间点的波动关联程度;
根据所述波动关联程度确定所述电信号与历史时序数据在时间维度上的变化规律一致性,基于所述变化规律一致性对缺失时间点的历史时序数据进行补充,使所有时间点的历史时序数据形成连贯的时间序列;
通过空间插值算法计算未部署土壤传感器的区域与相邻已部署区域的数据差异比例,根据所述数据差异比例对未部署土壤传感器的区域进行数据填充;
将所述时间序列的连贯性结果与未部署区域的数据填充结果进行叠加,并根据叠加结果构建动态预测模型。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述农业环境检测区域中,通过物联网节点连接的土壤传感器阵列采集土壤中的多源数据,并对所述多源数据中不同位置的土壤传感器的测量值进行动态权重分配,并根据动态权重分配后的测量值生成全局一致的土壤参数集合,包括:在所述农业环境检测区域中,通过物联网节点连接的土壤传感器阵列连续采集各土壤传感器所在位置的测量值,并将同一时间点采集的多个土壤传感器的测量值定义为多源数据;
根据每个土壤传感器在阵列中的位置分布,确定不同位置的土壤传感器之间的邻近覆盖关系,所述邻近覆盖关系通过相邻的土壤传感器之间的物理间距及测量值的变化趋势一致性来表征;
基于所述邻近覆盖关系,为每个土壤传感器的测量值分配初始权重,并计算相邻的土壤传感器的测量值差异比例;
根据所述测量值差异比例对所述初始权重进行动态调整,使得测量值差异比例与相邻的土壤传感器对应权重的调整幅度成负相关;
将动态调整后的权重与对应土壤传感器的测量值进行加权整合,以消除因土壤传感器位置分布不均导致的测量偏差,并根据加权整合结果生成覆盖整个农业环境检测区域的全局一致的土壤参数集合。
4.根据权利要求1中所述的方法,其特征在于,在所述土壤传感器阵列的覆盖区域内,基于物联网的拓扑结构部署微机电系统的微流控检测芯片,并通过所述微流控检测芯片对土壤溶液进行选择性渗透,包括:根据所述土壤传感器阵列的覆盖区域内物联网节点的拓扑结构,确定微流控检测芯片的部署位置,使得每个微流控检测芯片与一个物联网节点形成直接通信链路,并基于所述通信链路的信号强度调整芯片之间的间距,以确保通信链路的信号稳定;
在所述微流控检测芯片内部构造多层渗透膜,通过不同层级的渗透膜的物理结构差异对采集到的土壤溶液中的目标离子进行拦截,所述渗透膜的物理结构差异指渗透膜的孔隙大小;
根据所述目标离子的尺寸与渗透膜的孔隙的匹配关系,将所述目标离子截留在指定层级,非目标离子则通过其他层级排出,以实现对土壤溶液进行选择性渗透。
5.根据权利要求1中所述的方法,其特征在于,获取渗透后的土壤溶液中的目标离子浓度,并将所述目标离子浓度转换为电信号,同时利用物联网的低功耗通信协议将所述电信号与所述土壤参数集合进行同步传输,包括:在所述微流控检测芯片的渗透通道出口处设置电化学传感单元,通过所述电化学传感单元中的离子选择性膜捕获渗透后的土壤溶液中的目标离子,并基于所述目标离子在离子选择性膜表面的累积量生成浓度感应信号;
基于电化学传感单元内置的转换电路,将所述浓度感应信号转换为对应的电信号,所述电信号的幅度随浓度增加呈线性变化;
通过物联网节点的低功耗通信协议,将所述电信号与同一时间点的土壤参数集合进行时间戳绑定,以实现电信号与所述土壤参数集合的同步传输。
6.根据权利要求1中所述的方法,其特征在于,根据所述动态预测模型输出土壤养分的空间变化趋势,并将所述空间变化趋势与预设的农作物生长需求参数进行匹配,以生成针对不同土壤区域的施肥量调整指令,并通过物联网通信链路将所述施肥量调整指令下发至部署于田间的施肥设备执行端,以完成土壤养分的动态调控,包括:从所述动态预测模型中提取土壤养分在不同地理位置的分布数据,以计算出土壤养分的空间变化趋势;
将所述空间变化趋势中每个地理位置的土壤养分的数据与预设的农作物生长需求参数进行逐点比较,以计算出土壤养分差异比例,并根据所述土壤养分差异比例确定对应区域的施肥优先级别;
基于所述施肥优先级别,为每个地理位置生成包含施肥类型和施肥量的调整指令,所述调整指令中的施肥量与土壤养分差异比例成正比,且施肥类型根据土壤养分差异比例的正负方向确定为补充或削减;
通过物联网通信链路将所述调整指令按照地理位置坐标信息分发至对应的施肥设备执行端以完成土壤养分的动态调控。
7.根据权利要求6中所述的方法,其特征在于,基于所述施肥优先级别,为每个地理位置生成包含施肥类型和施肥量的调整指令,所述调整指令中的施肥量与土壤养分差异比例成正比,且施肥类型根据土壤养分差异比例的正负方向确定为补充或削减,包括:根据所述施肥优先级别中每个地理位置的土壤养分差异比例,调整施肥量,所述施肥量与土壤养分差异比例成正比;
确定所述差异比例的正负方向,将所述正负方向与预设的农作物生长需求参数中的养分阈值进行比对,为每个地理位置分配施肥类型,所述正负方向中的正方向表示当前养分低于养分阈值需施加对应补充类型的肥料,负方向表示当前养分高于养分阈值需施加对应削减类型的肥料;
将所述施肥类型与施肥量进行整合,并根据整合结果生成调整指令。
8.一种基于物联网的农业环境监测系统,其特征在于,包括:
分配模块,用于在农业环境检测区域中,通过物联网节点连接的土壤传感器阵列采集土壤中的多源数据,并对所述多源数据中不同位置的土壤传感器的测量值进行动态权重分配,并根据动态权重分配后的测量值生成全局一致的土壤参数集合;
部署模块,用于在所述土壤传感器阵列的覆盖区域内,基于物联网的拓扑结构部署微机电系统的微流控检测芯片,并通过所述微流控检测芯片对采集到的土壤溶液进行选择性渗透;
转换模块,用于获取渗透后的土壤溶液中的目标离子浓度,并将所述目标离子浓度转换为电信号,同时利用物联网的低功耗通信协议将所述电信号与所述土壤参数集合进行同步传输;
生成模块,用于提取所述土壤参数集合中的历史时序数据,并将所述电信号与所述历史时序数据进行时间关联性分析以建立时间维度的连贯性,并结合空间插值算法对未部署土壤传感器的区域进行数据填充,利用所述连贯性与数据填充的结果生成动态预测模型;
匹配模块,用于根据所述动态预测模型输出土壤养分的空间变化趋势,并将所述空间变化趋势与预设的农作物生长需求参数进行匹配,以生成针对不同土壤区域的施肥量调整指令,并通过物联网通信链路将所述施肥量调整指令下发至部署于田间的施肥设备执行端,以完成土壤养分的动态调控。
9.一种计算设备,其特征在于,包括处理组件以及存储组件;所述存储组件存储一个或多个计算机指令;所述一个或多个计算机指令用以被所述处理组件调用执行,实现如权利要求1~7任一项所述的一种基于物联网的农业环境监测方法。
10.一种计算机存储介质,其特征在于,存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机执行时,实现如权利要求1~7任一项所述的一种基于物联网的农业环境监测方法。