(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111518453.X (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 西安航天自动化股份有限公司 地址 710065 陕西省西安市雁塔区电子一 路8号 (72)发明人 刘杰　陶怡　杨会甲　琚成　王飞　 朱超　朱凯　 (74)专利代理 机构 北京弘权知识产权代理有限 公司 11363 代理人 逯长明　许伟群 (51)Int.Cl. G06Q 50/02(2012.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 21/60(2013.01)G06K 9/62(2022.01) G01N 33/24(2006.01) G01S 19/14(2010.01) A01C 23/04(2006.01) A01G 25/09(2006.01) (54)发明名称 一种基于BIM的智慧农业大棚管 理系统及方 法 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 113919964 A 2022.01.11 CN 113919964 A 1.一种基于BIM的智慧农业大棚管理系统， 其特 征在于， 包括： 数据采集及执行设备 （200） ， 用于采集影响农作物生长的环境参数， 并对所述环境参数 进行预处理， 得到待用环境 参数， 还用于执 行消除水 肥异常区域报警指令； 数据处理设备 （300） ， 用于存储所述待用环境参数、 BIM设计模型数据、 GIS测绘数据， 并 对所述待用环境 参数进行剔除、 融合、 标准 化处理、 加密和解密， 得到标准数据； BIM数据处理设备 （400） ， 所述BIM数据处理设备 （400） 包括BIM工作站， 所述BIM工作站 被配置为： 显示BIM设计模型， 接收所述数据处理设备 （300） 上传的所述标准数据， 并基于所述标 准数据判定所述农业大棚内是否存在水肥异常区域， 若判定所述农业大棚内存在水肥异常 区域， 则发出 水肥异常区域报警指令 。 2.根据权利要求1所述的基于BIM的智慧农业大棚管理系统， 其特征在于， 所述数据采 集及执行设备 （20 0） 包括监测单元 （210） 和执 行单元 （220） ； 所述监测 单元 （210） 包括GPS定位器 （211） 、 土壤墒情传感器 （212） 、 土壤离子浓度传感 器 （213） 、 影 像摄像头 （214） 、 节点 （215） 和网关 （216） ； 所述土壤墒情传感器 （212） 用于获取土壤的水分含量数据； 所述土壤离 子浓度传感器 （213） 用于获取土壤提供养分能力的数据； 所述影像摄像头 （214） 用于采集所述农业大棚的土壤表面信息； 所述GPS定位器 （211） 分别与所述土壤墒情传感器 （212） 和所述土壤离子浓度传感器 （213） 连接， 用于获取所述土壤墒情传感器 （212） 和所述土壤离子浓度传感器 （213） 的实时 位置； 所述节点 （215） 分别与所述土壤墒情传感器 （2 12） 和所述土壤离子浓度传感器 （213） 连 接， 用于对所述水分含量数据和所述土壤提供养分能力的数据进行 预处理和传输； 所述网关 （216） 与所述节点 （215） 连接， 用于对所述节点 （215） 预处理得到的数据进行 通讯协议 转换和传输 至数据处 理设备 （3 00） ； 所述执行单元 （220） ， 被配置为： 接收所述水肥异常区域报警指令， 并响应于所述水肥异常区域报警指令， 对所述农业 大棚内的所述水 肥异常区域喷洒水 肥。 3.根据权利要求2所述的基于BIM的智慧农业大棚管理系统， 其特征在于， 所述数据处 理设备 （300） 包括多源数据处理单元 （310） 、 多源数据存储单元 （320） 、 编码标识单元 （330） 和信息加密解密单 元 （340） ； 所述多源数据处理单元 （310） 包括数据清洗器 （311） 、 数据汇聚器 （312） 、 数据过滤器 （313） 和格式化输出器 （314） ； 所述数据清洗器 （311） 用于对所述监测单元 （210） 上传的不符合预设阈值的所述待用 环境参数进行剔除； 所述数据汇聚器 （312） 与所述数据清洗器 （311） 连接， 用于对所述数据清洗器 （311） 输 出的数据进行分类管理与融合； 所述数据过滤器 （313） 与所述数据汇聚器 （312） 连接， 用于对所述数据汇聚器 （312） 输 出的数据进行加工与处 理； 所述格式化输出器 （314） 与所述数据过滤器 （313） 连接， 用于对所述数据过滤器 （313）权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113919964 A 2输出的数据进行 标准化处理； 所述多源数据存储单元 （320） 与所述格式化输出器 （314） 连接， 用于存储所述格式化输 出器 （314） 输出的数据， 并存 储所述BIM设计模型 数据和所述GIS测绘数据； 所述编码标识单元 （330） 用于将所述BIM设计模型数据中的构件与所述监测单元 （210） 中对应的器件进行关联； 所述信息加密解密 单元 （340） 被配置为对数据处理设备 （300） 中传输、 存储的数据进行 加密和解密。 4.根据权利要求2所述的基于BIM的智慧农业大棚管理系统， 其特征在于， 所述执行单 元 （220） 包括移动件 （2 21） 和水肥喷头 （2 22） ； 所述水肥喷头 （2 22） 设置在所述移动件 （2 21） 上， 用于喷洒水 肥； 所述移动件 （2 21） 与所述节点 （215） 连接， 用于带动所述水 肥喷头 （2 21） 移动。 5.根据权利 要求3所述的基于BIM的智慧农业大棚管理系统， 其特征在于， 所述BIM设计 模型数据包括所述农业大棚的结构信息、 所述农业大棚内的构件部署位置信息， 所述GIS测 绘数据包括所述农业大棚的地理位置信息 。 6.一种基于BIM的智慧农业大棚管理方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 根据项目需求分析和GIS测绘数据， 对农业大棚内的农作物区域进行模糊C均值聚类网 格区域划分； 对所述农业大棚的结构及其内部的若干设备的位置和逻辑关系进行设计， 并利用BIM 软件建模和模拟仿真， 生成BIM设计模型； 监测单元 （210） 采集所述农业大棚内的影响农作物生长的环境参数， 并对所述环境参 数进行预处理， 得到待用环境 参数； 数据处理设备 （300） 对所述待用环境参数进行剔除、 融合、 标准化处理、 加密和解密， 得 到标准数据； BIM数据处理设备 （400） 基于所述标准数据判定所述农业大棚内是否存在水肥异常区 域， 若判定所述农业大棚内存在水 肥异常区域， 则发出 水肥异常区域报警指令； 执行单元 （220） 接收并响应于所述水肥异常区域报警指令， 对所述农业大棚内的所述 水肥异常区域喷洒水 肥。 7.根据权利要求6所述的基于BIM的智慧农业大棚管理方法， 其特征在于， 所述对农业 大棚内的农作物区域进行模糊C均值聚类网格区域划分包括： 根据所述监测单元 （210） 采集的所述农业大棚内的影响农作物生长的环境参数， 选取 能反映所述农作物生长所需环境及状态的所述环境 参数作为特 征向量； 对所述特 征向量做数据预处 理筛选， 并设置模糊权 重值； 确定隶属度函数并进行聚类运 算， 所述隶属度函数为 ， 式中， 表示第 个网格， 表示聚类数， 表示区域网格样本总数， 表示聚类中心 向量， 表示加权指数， 表示样本向量；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113919964 A 3