[发明专利]一种基于BIM的智慧农业大棚管理系统及方法

说明书

本申请涉及智慧种植技术领域，尤其涉及一种基于BIM的智慧农业大棚管理系统及方法，该系统包括：数据采集及执行设备、数据处理设备和BIM数据处理设备；该方法包括：首先对农业大棚内进行区域划分，然后通过对采集到的环境参数进行处理得到标准数据，并基于标准数据判定农业大棚内是否存在水肥异常区域，若判定存在水肥异常区域，则发出水肥异常区域报警指令，并通过执行设备进行水肥喷洒，消除该报警指令。本申请提供的系统及方法，不依赖于人工操作，通过数据采集设备采集影响农作物生长的环境参数，从而判定农业大棚内是否存在水肥异常区域，再通过执行设备自动对该水肥异常区域进行水肥喷洒，实现了农业大棚管理的智能化控制。

技术领域

本申请涉及智慧种植技术领域，尤其涉及一种基于BIM的智慧农业大棚管理系统及方法。

背景技术

从国内外农业大棚控制技术的发展状况来看，农业大棚环境控制技术大致经历手动控制、自动控制和智能化控制三个阶段。

农业大棚的手动控制是在农业大棚控制系统技术发展初期所采用的控制手段，其并没有真正意义上的控制系统及执行机构。生产一线的种植者既充当农业大棚环境的传感器，又充当对农业大棚作物进行管理的执行机构，他们是农业大棚环境控制的核心。通过对农业大棚内外的气候状况和对作物生长状况的观测，凭借长期积累的经验和直觉推测及判断，手动调节农业大棚内环境。种植者采用手动控制方式，对于作物生产状况的反应最直接、最迅速且最有效，它符合传统农业的生长规律。但这种控制方式的劳动生产效率较低，不适合工厂化农业生产的需要，而且对种植者的素质要求较高，且对不同岗位的种植者的差异化要求较大。

农业大棚的自动控制是依托自动控制系统，这种控制系统需要种植者输入农业大棚作物生长所需环境的目标参数，计算机根据传感器的实际测量值与事先设定的目标值进行比较，以决定农业大棚环境因子的控制过程，控制相应机构进行加热、降温和通风等动作。计算机自动控制的农业大棚控制技术实现了生产自动化，适合规模化生产，劳动生产率得到提高。通过改变农业大棚环境设定目标值，可以自动地进行农业大棚内环境气候调节，但是这种控制方式对作物生长状况的改变难以及时做出反应，难以介入作物生产的内在规律。现有技术中的绝大部分自主开发的大型现代化农业大棚及引进的国外设备都属于这种控制。

农业大棚的智能化控制是在农业大棚控制系统技术和生产实践的基础上，通过总结、收集农业领域知识、技术和各种试验数据构建专家系统，以建立植物生长的数学模型为理论依据，研究开发出的一种适合不同作物生产的农业大棚专家控制系统技术。农业大棚控制技术沿着手动、自动、智能化控制的发展进程，向着越来越先进、功能越来越完备的方向发展。由此可见，农业大棚环境控制朝着基于作物生长模型、农业大棚综合环境因子分析模型和农业专家系统的农业大棚信息自动采集及智能控制趋势发展。

然而，现有智能化控制技术默认每个温室大棚内种植农作物的土质结构、矿物质含量相同，区域划分以每个大棚为单位，具体的控制过程参见图1，根据每个大棚的面积布设1～4个传感器统一判别农作物生长情况，部署传感器的区域的环境可达到农作物生长需求的要求，未部署传感器的区域会出现水肥不足或超量情况，不能实现进一步智能化控制。这样的情况下，温室大棚内不缺水区域若浇水过多，则水分填满了土壤间隙，土中空气被水代替，造成土中缺氧，农作物的根组织就会由于缺氧而发生呼吸困难，代谢功能降低，导致吸水、吸肥受阻，长期下去农作物就会窒息死亡。若肥料用得过多，则有些农作物，比如玉米，不仅仅不会增产，反而会引发玉米抗性下降、产量下降、并造成土壤水分污染。同时，现有技术水肥喷头布置方式为固定点位同时喷射，不能针对农业大棚内不同区域差异化处理。现实生活中农作物生长地理复杂，土质差异性大，影响因素多；不同区域农作物生长快慢具有差异化，对水肥喷洒量需求不同，难以实现标准化、高品质、大规模的农作物种植。

发明内容

本申请提供了一种基于BIM的智慧农业大棚管理系统及方法，以解决传统方式在进行农业大棚管理时，不能根据农业大棚内不同区域的作物生长环境的差异化，对不同区域的农作物生长环境进行差异化管理的问题。