基于物联网技术的虚拟现实农场系统和实现方法

1.本发明涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的虚拟现实农场系统和一种基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法。

背景技术：

2.随着互联网技术的发展，物联网技术逐渐应用于农业生产领域，使智慧农业得到了发展。智慧农业的出现改变了传统的农业生产方式，不仅提高了农作物的产量，同时也节省了资源。
3.现有的基于物联网技术的农业系统通常以调节农作物生长环境和减少人力投入为目的。传统的技术方案的受众通常是农场的种植人员，常见的物联网农业系统通过在节点放置传感器来获得农作物的生长环境信息，并通过自动化机械来调节环境参数，使其更加符合农作物的生长。但是对于消费者来说，市场上的有机农作物和非有机农作物难以辨别，农作物产品和消费者之间没有直接的渠道和平台，而且在城市中生活的人与农业脱节，难以体会农作物弄种植到收货的过程所带来的快乐。

技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题，提供了一种基于物联网技术的虚拟现实农场系统和实现方法，能够搭建平台使用户直接购买到有机农作物，而且能够使用户体验到农作物从种植到收获的过程中带来的快乐。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种基于物联网技术的虚拟现实农场系统，包括：农场终端模块，所述农场终端模块用于获取农场实时信息以及所述农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；云平台模块，所述云平台模块与所述农场终端模块相连，所述云平台模块用于根据所述农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据对所述农作物的种类和品质进行分类和识别；用户端app模块，所述用户端app模块与所述云平台模块相连，所述用户端app模块用于根据所述农场实时信息构建虚拟农场，通过所述虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据所述农作物的种类和品质下达采摘订单。
7.所述农场终端模块为一个或多个。
8.所述农场终端模块包括农场硬件终端，所述农场硬件终端以stm32f103为中心控制器。
9.所述农场硬件终端包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器用于监测所述农作物生长环境的温湿度；光照传感器，所述光照传感器用于监测所述农作物的光照强度；土壤酸碱度传感器，所述土壤酸碱度传感器用于监测所述农作物生长土壤的酸碱度；通讯单元，所述通讯单元用于接收用户指令信息；摄像头，所述摄像头用于获取所述农作物的外观图像和生长状态。
10.所述农场终端模块还包括农场数据终端管理平台，所述农场数据终端管理平台用
于查看农场实时信息和接收用户指令信息。
11.所述云平台模块利用卷积神经网络对存储在云端的农作物图像进行分类并训练，以判断所述农场中农作物的种类和品质。
12.所述卷积神经网络分为第一卷积神经网络和第二卷积神经网络，其中，所述第一卷积神经网络用于判断所述农场中农作物的种类，所述第二卷积神经网络用于判断所述农场中农作物的品质。
13.所述虚拟农场通过所述云平台模块传输的数据与真实农场进行耦合联动显示在所述用户端app模块。
14.所述用户端app模块还用于用户控制农场养护设备。
15.一种基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法，包括以下步骤：获取农场实时信息以及农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；根据所述农作物的外观图像、生长环境和生长状态的数据对所述农作物的种类和品质进行分类和识别；根据所述农场实时信息构建虚拟农场，通过所述虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据所述农作物的种类和品质下达采摘订单。
16.本发明的有益效果：
17.本发明通过农场终端模块获取农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据，并通过云平台模块对农作物的种类和品质进行分类和识别，用户通过用户端app模块对真实农场的农作物进行实时查看以及下达订单，由此，能够搭建平台使用户直接购买到有机农作物，而且能够使用户体验到农作物从种植到收获的过程中带来的快乐。
附图说明
18.图1为本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统的方框示意图；
19.图2为本发明一个实施例的农场数据终端管理平台示意图；
20.图3为本发明一个实施例的用户端app模块的示意图；
21.图4为本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法的流程图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.图1为本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统的方框示意图。
24.如图1所示，本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，包括：农场终端模块10、云平台模块20和用户端app模块30。其中，农场终端模块10用于获取农场实时信息以及农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；云平台模块20与农场终端模块10相连，云平台模块20用于根据农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据对农作物的种类和品质进行分类和识别；用户端app模块30与云平台模块20相连，用户端app模块30用于根据农场实时信息构建虚拟农场，通过虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据农作物的种类和品质下达采摘订单。
25.在本发明的一个实施例中，农场终端模块10可为一个或者多个。
26.在本发明的一个实施例中，农场终端模块10可包括农场硬件终端11，其中，农场硬件终端11可包括：温湿度传感器110、光照传感器111、土壤酸碱度传感器112、通讯单元113和摄像头114。其中，温湿度传感器110用于监测所述农作物生长环境的温湿度、光照传感器111用于监测所述农作物的光照强度、土壤酸碱度传感器112用于监测所述农作物生长土壤的酸碱度、通讯单元113用于接收用户指令信息、摄像头114用于获取农作物的外观图像和生长状态。其中，通讯单元113可为esp8266芯片。
27.在本发明的一个实施例中，农场硬件终端11可以stm32f103为中心控制器，其中，stm32f103的核心处理器可包括ststm32f103zet6最小系统，可采用c语言进行程序设计。具体地，stm32f103中心控制器分别与温湿度传感器110、光照传感器111、土壤酸碱度传感器112、通讯单元113和摄像头114相连，农场的工作人员可通过stm32f103控制中心对农场养护设备进行操控，可极大地提高种植效率。
28.在本发明的一个实施例中，农场终端模块还包括农场数据终端管理平台12，农场数据终端管理平台12用于查看农场实时信息和用户指令信息。具体地，如图2所示，农场的工作人员可通过农场数据终端管理平台12界面查看农场实时信息，其中，农场实时信息可包括农作物所在的生长环境，如空气的温湿度、光照强度和土壤酸碱度等信息。另外，农场工作人员还可通过摄像头114获取农作物的生长状态，例如农作物发芽、开花、结果和成熟等状态。进一步地，用户将指令信息传输至通讯单元113，农场工作人员还可通过农场数据终端管理平台12查看用户的指令信息。
29.在本发明的一个实施例中，云平台模块20可利用卷积神经网络对存储在云端的农作物图像进行分类和训练。卷积神经网络可分为第一卷积神经网络和第二卷积神经网络，其中，第一卷积神经网络用于判断农场中农作物的种类，第二卷积神经网络用于判断农场中农作物的品质。具体地，云平台模块20可利用在云端存储的农作物种类图像作为参照对农作物的种类进行分类并制成数据集，然后将制成的数据集传输至云平台模块20中的第一卷积神经网络中进行训练，以判断待检测农作物的种类。进一步地，可利用在云端存储的农作物的品质图像作为参照对农作物的品质进行分类并制成数据集，然后将制成的数据集在第一卷积神经网络的基础上对第二卷积神经网络进行训练，以判断农作物的品质，其中，农作物的品质可包括对应农作物种类的生长幼苗、对应农作物种类的生长开花、对应农作物种类的生长结果和对应农作物种类的生长成熟。
30.在本发明的一个实施例中，云平台模块20可通过http协议将视频和图像信息传输至用户端app模块30，并通过4g通信技术将实时信息传输至虚拟农场，虚拟农场可通过云平台模块20传输的数据与真是农场进行耦合联动并显示在用户端app模块30。具体地，摄像头114将获取的农作物外观图像和农场环境传输至云平台模块20，云平台模块20对获取的图像进行处理并传输至用户端app模块30并与真是农场进行耦合联动构建虚拟农场显示在用户端app模块30上。如图3所示，用户可通过用户端app模块30对农场中的农作物的环境信息以及农场视频进行实时查看，以防止农场的工作人员使用农药、化肥、除草剂和生长调节剂等非有机肥料，确保农场所种植的农作物使用的是有机肥。进一步地，当农作物成熟时，用户还可通过用户端app模块30在虚拟农场进行采摘下单，用户端app模块30将用户的订单信息传输至云平台模块20，云平台模块20将用户的订单信息传输至农场通讯单元113，农场中
的工作人员可通过农场数据终端管理平台查看用户订单并按照用户订单内容对农作物进行采摘。进一步地，用户还可通过用户端app模块30进入虚拟的动画农场体验农场游戏，其中，虚拟动画农场可基于java语言在android studio开发环境下开发的软件，并通过移动网络与云平台连接，通过查询的方式从云平台获取相关数据，经过处理后显示在用户端app模块30上。
31.在本发明的一个实施例中，用户还可通过用户端app模块30控制农场养护设备。如图3所示，用户可在用户端app上通过控制农场的其他设备，如水泵、补光灯等对农作物进行浇水和补光，完成对农作物种植的养护过程，以此体验农场农作物种植的乐趣。具体地，用户可通过用户端app下达指令，用户端app将用户下达的指令传输至云平台模块20，云平台模块20将用户指令传输至农场终端模块10，农场终端模块10通过stm32f103中心控制器控制农场其他设备对农作物进行养护，以使用户可在虚拟场景下完成对农作物种植的养护。
32.根据本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，通过农场终端模块获取农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据，云平台模块对农作物的种类和品质进行分类和识别，以及用户通过用户端app模块对真实农场的农作物进行实时查看以及下达订单，由此，能够搭建平台使用户直接购买到有机农作物，而且能够使用户体验到农作物从种植到收获的过程中带来的快乐。
33.基于上述实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，本发明还提出一种基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法。
34.如图4所示，本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法，包括以下步骤：
35.s1，获取农场实时信息以及农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据。
36.在本发明的一个实施例中，农场终端模块可为一个或者多个。
37.在本发明的一个实施例中，农场终端模块可包括农场硬件终端，其中，农场硬件终端可包括：温湿度传感器、光照传感器、土壤酸碱度传感器、通讯单元和摄像头。其中，温湿度传感器用于监测所述农作物生长环境的温湿度、光照传感器用于监测所述农作物的光照强度、土壤酸碱度传感器用于监测所述农作物生长土壤的酸碱度、通讯单元用于接收用户指令信息、摄像头用于获取农作物的外观图像和生长状态。其中，通讯单元可为esp8266芯片。
38.在本发明的一个实施例中，农场硬件终端可以stm32f103为中心控制器，其中，stm32f103的核心处理器可包括ststm32f103zet6最小系统，可采用c语言进行程序设计。具体地，stm32f103中心控制器分别与温湿度传感器、光照传感器、土壤酸碱度传感器、通讯单元和摄像头相连，农场的工作人员可通过stm32f103控制中心对农场养护设备进行操控，可极大地提高种植效率。
39.在本发明的一个实施例中，农场终端模块还包括农场数据终端管理平台，农场数据终端管理平台用于查看农场实时信息和用户指令信息。具体地，农场的工作人员可通过农场数据终端管理平台界面查看农场实时信息，其中，农场实时信息可包括农作物所在的生长环境，如空气的温湿度、光照强度和土壤酸碱度等信息。另外，农场工作人员还可通过摄像头获取农作物的生长状态，例如农作物发芽、开花、结果和成熟等状态。进一步地，用户将指令信息传输至通讯单元，农场工作人员还可通过农场数据终端管理平台查看用户的指
令信息
40.s2，根据农作物的外观图像、生长环境和生长状态的数据对农作物的种类和品质进行分类和识别。
41.在本发明的一个实施例中，可利用卷积神经网络对存储在云端的农作物图像进行分类和训练。卷积神经网络可分为第一卷积神经网络和第二卷积神经网络，其中，第一卷积神经网络用于判断农场中农作物的种类，第二卷积神经网络用于判断农场中农作物的品质。具体地，可利用在云端存储的农作物种类图像作为参照对农作物的种类进行分类并制成数据集，然后将制成的数据集传输至云平台模块中的第一卷积神经网络中进行训练，以判断待检测农作物的种类。进一步地，可利用在云端存储的农作物的品质图像作为参照对农作物的品质进行分类并制成数据集，然后将制成的数据集在第一卷积神经网络的基础上对第二卷积神经网络进行训练，以判断农作物的品质，其中，农作物的品质可包括对应农作物种类的生长幼苗、对应农作物种类的生长开花、对应农作物种类的生长结果和对应农作物种类的生长成熟。
42.s3，根据农场实时信息构建虚拟农场，通过虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据农作物的种类和品质下达采摘订单。
43.在本发明的一个实施例中，可通过http协议将视频和图像信息传输至用户端app模块，并通过4g通信技术将实时信息传输至虚拟农场，虚拟农场可通过云平台模块传输的数据与真是农场进行耦合联动并显示在用户端app模块。具体地，摄像头将获取的农作物外观图像和农场环境传输至云平台模块，云平台模块对获取的图像进行处理并传输至用户端app模块并与真是农场进行耦合联动构建虚拟农场显示在用户端app模块上。用户可通过用户端app模块对农场中的农作物的环境信息以及农场视频进行实时查看，以防止农场的工作人员使用农药、化肥、除草剂和生长调节剂等非有机肥料，确保农场所种植的农作物使用的是有机肥。进一步地，当农作物成熟时，用户还可通过用户端app模块在虚拟农场进行采摘下单，用户端app模块将用户的订单信息传输至云平台模块，云平台模块将用户的订单信息传输至农场通讯单元，农场中的工作人员可通过农场数据终端管理平台查看用户订单并按照用户订单内容对农作物进行采摘。进一步地，用户还可通过用户端app模块进入虚拟的动画农场体验农场游戏，其中，虚拟动画农场可基于java语言在android studio开发环境下开发的软件，并通过移动网络与云平台连接，通过查询的方式从云平台获取相关数据，经过处理后显示在用户端app模块上。
44.在本发明的一个实施例中，用户还可通过用户端app模块控制农场养护设备。如图3所示，用户可在用户端app上通过控制农场的其他设备，如水泵、补光灯等对农作物进行浇水和补光，完成对农作物种植的养护过程，以此体验农场农作物种植的乐趣。具体地，用户可通过用户端app模块下达指令，用户端app模块将用户下达的指令传输至云平台模块，云平台模块将用户指令传输至农场终端模块，农场终端模块通过stm32f103中心控制器控制农场其他设备对农作物进行养护，以使用户可在虚拟场景下完成对农作物种植的养护。
45.根据本发明实施例的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，通过获取农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据，对农作物的种类和品质进行分类和识别，以及用户通过用户端app模块对真实农场的农作物进行实时查看以及下达订单，由此，能够搭建平台使用户直接购买到有机农作物，而且能够使用户体验到农作物从种植到收获的过程中带
来的快乐。
46.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
51.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
52.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
53.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
54.此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
55.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，包括：农场终端模块，所述农场终端模块用于获取农场实时信息以及所述农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；云平台模块，所述云平台模块与所述农场终端模块相连，所述云平台模块用于根据所述农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据对所述农作物的种类和品质进行分类和识别；用户端app模块，所述用户端app模块与所述云平台模块相连，所述用户端app模块用于根据所述农场实时信息构建虚拟农场，通过所述虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据所述农作物的种类和品质下达采摘订单。2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述农场终端模块为一个或多个。3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述农场终端模块包括农场硬件终端，所述农场硬件终端以stm32f103为中心控制器。4.根据权利要求3所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述农场硬件终端包括：温湿度传感器，所述温湿度传感器用于监测所述农作物生长环境的温湿度；光照传感器，所述光照传感器用于监测所述农作物的光照强度；土壤酸碱度传感器，所述土壤酸碱度传感器用于监测所述农作物生长土壤的酸碱度；通讯单元，所述通讯单元用于接收用户指令信息；摄像头，所述摄像头用于获取所述农作物的外观图像和生长状态。5.根据权利要求4所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述农场终端模块还包括农场数据终端管理平台，所述农场数据终端管理平台用于查看农场实时信息和接收用户指令信息。6.根据权利要求1所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述云平台模块利用卷积神经网络对存储在云端的农作物图像进行分类并训练，以判断所述农场中农作物的种类和品质。7.根据权利要求5所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述卷积神经网络分为第一卷积神经网络和第二卷积神经网络，其中，所述第一卷积神经网络用于判断所述农场中农作物的种类，所述第二卷积神经网络用于判断所述农场中农作物的品质。8.根据权利要求1所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述虚拟农场通过所述云平台模块传输的数据与真实农场进行耦合联动显示在所述用户端app模块。9.根据权利要求1所述的基于物联网技术的虚拟现实农场系统，其特征在于，所述用户端app模块还用于用户控制农场养护设备。10.一种基于物联网技术的虚拟现实农场实现方法，其特征在于，包括以下步骤：获取农场实时信息以及所述农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；根据所述农作物的外观图像、生长环境和生长状态的数据对所述农作物的种类和品质进行分类和识别；
根据所述农场实时信息构建虚拟农场，通过所述虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据所述农作物的种类和品质下达采摘订单。

技术总结

本发明提供一种基于物联网技术的虚拟现实农场系统和实现方法，其中，所述系统包括：农场终端模块，农场终端模块用于获取农场实时信息以及农场中农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据；云平台模块，云平台模块与农场终端模块相连，云平台模块用于根据农作物的外观图像、生长环境和生长状态数据对农作物的种类和品质进行分类和识别；用户端APP模块，用户端APP模块与云平台模块相连，用户端APP模块用于根据农场实时信息构建虚拟农场，通过虚拟农场对真实农场的农作物进行实时查看，并根据农作物的种类和品质下达采摘订单。本发明能够搭建平台使用户直接购买到有机农作物，而且能够使用户体验到农作物从种植到收获的过程中带来的快乐。的快乐。的快乐。