基于物联网的病虫害监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物联网的病虫害监测系统及其监测方法，其中，基于物联网的病虫害监测系统包括中央服务器和至少一个杀虫装置；杀虫装置包括杀虫灯、无线信号收发模块、存储模块、图像处理模块、图像采集模块和微处理器；无线信号收发模块、杀虫灯、图像处理模块、存储模块和图像采集模块均与微处理器连接，杀虫灯、图像处理模块、图像采集模块和微处理器均与电源模块连接；图像处理模块和图像采集模块连接；中央服务器包括信息采集模块、搜索模块、数据处理模块和无线收发模块；搜索模块、无线收发模块和信息采集模块均与数据处理模块连接。

【技术实现步骤摘要】
基于物联网的病虫害监测系统
本专利技术涉及农业虫害防治领域，具体涉及基于物联网的病虫害监测系统。
技术介绍
数字化农业和精准化作业是现代农业发展的方向和要求。在作物病情虫情分析方面，数字农业要求快速、准确地获取植物受病虫害侵染的信息，从而指导植物生长过程中的精细化管理。国际上，日本在20世纪末已经在技术密集型的设施园艺领域开发了多种病虫害预警系统，不但节省了人力物力，还大大提高了病虫害防治效果；荷兰农业环境工程研究所开发的病虫害预警的专家系统，运用图像处理技术和专家系统技术结合，在应用方面取得了良好效果；而美国、英国等国家的温室大棚在采用智能控制系统的同时结合机器视觉技术对病虫害的等级程度、范围进行了预警。由于很多病虫斑比较近似，在复杂背景下进行病虫斑的区分，是目前农作物病虫害预警系统的主要难点，致使目前先进的温室计算机监测预警系统仍依赖国外进口技术，核心技术仍然掌握于国外。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的基于物联网的病虫害监测系统将采集的农作物图像信息中的虫斑、预先存储的害虫类型和害虫的引诱波长相结合进行害虫的精准判断和诱杀。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，提供一种基于物联网的病虫害监测系统，其包括中央服务器和至少一个杀虫装置；所述杀虫装置包括：杀虫灯，无线信号收发模块，用于接收中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型及每种害虫的活动时间；存储模块，其存储有具有多种农作物的不同类型病虫害所对应病虫害图谱的数据集，每种害虫的引诱波长、环形电路板的ID和环形电路板的灯珠的光谱及中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型和每种害虫的活动时间；图像采集模块，用于采集杀虫装置所在范围内的农作物图像信息；图像处理模块，将所采集的图像进行去噪、增强、分割操作，提取出农作物的病虫害特征图；以及微处理器，用于将所述数据集中的所有病虫害图谱输入2D卷积神经网络中进行训练，形成训练集；接收所述图像处理模块发送的病虫害特征图，并将所述病虫害特征图输入2D卷积神经网络，得到所述图像信息所对应的害虫类型；根据所述图像信息所对应的害虫类型，判断所述存储模块中是否存储有所述病虫害特征图表征的害虫，并将所述存储模块中有无相应害虫的信息发送给中央服务器；当接收到中央服务器下发的害虫类型或害虫类型及活动时间，则根据害虫所对应的活动时间，判断所述活动时间是否位于夜间，若位于夜间，则根据害虫所对应的引诱波长和活动时间，将害虫的活动时间配置成环形电路板的点亮时段；若杀虫灯不存在相应光谱的环形电路板，则将害虫的活动时间配置成光谱为320～680nm的环形电路板的点亮时段；所述无线信号收发模块、杀虫灯、存储模块、图像采集模块、图像处理模块均与微处理器连接，所述杀虫灯、图像处理模块、图像采集模块和微处理器均与电源模块连接；所述图像采集模块与图像处理模块连接；所述杀虫灯包括灯杆和设置在所述灯杆上的杀虫结构，所述杀虫结构包括均通过连接杆设置在灯杆上端的圆形底座和灯盖，所述圆形底座上开设有倒锥形的容纳腔，所述容纳腔不同高度的侧壁上开设有两个圆形卡槽，其中一个圆形卡槽内安装有呈柱形的玻璃灯罩，另一个圆形卡槽内安装有位于玻璃灯罩内、呈多边形、且空心的柱形电路板；所述玻璃灯罩外设置有高压电网，所述灯盖下表面与所述玻璃灯罩和柱形电路板接触；所述柱形电路板包括至少三圈具有ID的环形电路板，所述环形电路板的每个侧面纵向均至少设置有一颗灯珠，其中一个环形电路板上的灯珠的光谱为320～680nm，余下每个环形电路板上灯珠的光谱均为单波段，且均不相同；所述中央服务器包括：信息采集模块，用于获取当前种植的农作物类型和当前时间段气象发布系统发布的气候信息；搜索模块，用于根据接收的当前种植的农作物类型，获取当前时段农作物易爆发害虫的害虫类型；之后根据所述气候信息和害虫类型，获取每种害虫的活动时间；数据处理模块，根据中央服务器所监管范围内的杀虫装置反馈的其存储模块中有无相应害虫的信息，并统计所有杀虫装置所反馈的每种害虫出现的概率；筛选出概率大于10％的所有害虫类型，并判断筛选出的害虫是否都存在于之前获取的害虫类型内，若均存在，则将筛选出来的害虫类型发送给所述杀虫装置；若部分害虫不存在，则先将存在的害虫类型发送给所述杀虫灯，将不存在的害虫类型发送给管理人员确认其活动时间，根据管理人员上传的害虫活动时间，将害虫类型及其活动时间发送给杀虫灯；无线收发模块，将当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型、每种害虫的活动时间发送给杀虫灯；所述搜索模块、无线收发模块和信息采集模块均与数据处理模块连接。第二方面，提供一种基于物联网的病虫害监测方法，其包括：获取当前种植的农作物类型和当前时间段气象发布系统发布的气候信息；根据接收的当前种植的农作物类型，获取当前时段农作物易爆发害虫的害虫类型，并根据所述气候信息和害虫类型，获取每种害虫的活动时间；采集杀虫装置所在范围内的农作物图像信息，并将所采集的图像进行去噪、增强、分割操作，提取出农作物的病虫害特征图；将所述病虫害特征图输入2D卷积神经网络，得到所述病虫害特征图所对应的害虫类型；并根据所述病虫害特征图所对应的害虫类型，判断所述存储模块中是否存储有所述病虫害特征图表征的害虫，并将所述存储模块中有无相应害虫的信息发送给中央服务器；中央服务器根据其所监管范围内的杀虫装置反馈的其存储模块中有无相应害虫的信息，统计所有杀虫装置所反馈的每种害虫出现的概率；筛选出概率大于10％的所有害虫类型，并判断筛选出的害虫是否都存在于之前获取的害虫类型内，若均存在，则将筛选出来的害虫类型发送给所述杀虫装置；若部分害虫不存在，则先将存在的害虫类型发送给所述杀虫灯，将不存在的害虫类型发送给管理人员确认其活动时间，根据管理人员上传的害虫活动时间，将害虫类型及其活动时间发送给杀虫装置；微处理器根据害虫的活动时间判断害虫的活动时间是否位于夜间，若位于夜间，则根据接收的害虫类型、每种害虫的引诱波长和活动时间，判断柱形电路板中是否存在能发出相应光谱的环形电路板：若存在，则将相应害虫的活动时间配置成环形电路板的点亮时段；若不存在相应光谱的环形电路板，则将害虫的活动时间配置成光谱为320～680nm的环形电路板的点亮时段。本专利技术的有益效果：本系统在进行病虫害识别时，会首先采用中央服务器获取当前种植的农作物及当前时间段的气候信息，获取当前时间段活动的害虫及害虫活动时间段，之后通过杀虫装置获取其所在范围的农作物图像信息，分析图像中存在的虫斑所对应的害虫情况，通过统计害虫出现的规模以避免出现误判，通过害虫出现的规模进行害虫的诱杀，可以在害虫爆发爆发初期就对其进行诱杀，避免了害虫的大规模爆发；之后再结合害虫活动时间和害虫所喜好的引诱波长对害虫进行精准诱杀，提高了诱杀效率。附图说明图1为基于物联网的病虫害监测系统的原理框图。图2为杀虫装置的结构示意图。图3为圆形底座的结构示意图。图4为柱形电路板的立体图。其中，1、灯杆；2、控制柜；3、杀虫灯；31、虫体收纳袋；32、圆形底座；321、容纳腔；322、圆形卡槽；33、高压电网；34、玻璃灯罩；35、柱形电路板；351、环形电路板；352、灯珠；353、凸柱；36、灯盖；4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于物联网的病虫害监测系统，其特征在于，包括中央服务器和至少一个杀虫装置；所述杀虫装置包括：杀虫灯，无线信号收发模块，用于接收中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型及每种害虫的活动时间；存储模块，其存储有具有多种农作物的不同类型病虫害所对应病虫害图谱的数据集，每种害虫的引诱波长、环形电路板的ID和环形电路板的灯珠的光谱及中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型和每种害虫的活动时间；图像采集模块，用于采集杀虫装置所在范围内的农作物图像信息；图像处理模块，将所采集的图像进行去噪、增强、分割操作，提取出农作物的病虫害特征图；以及微处理器，用于将所述数据集中的所有病虫害图谱输入2D卷积神经网络中进行训练，形成训练集；接收所述图像处理模块发送的病虫害特征图，并将所述病虫害特征图输入2D卷积神经网络，得到所述图像信息所对应的害虫类型；根据所述图像信息所对应的害虫类型，判断所述存储模块中是否存储有所述病虫害特征图表征的害虫，并将所述存储模块中有无相应害虫的信息发送给中央服务器；当接收到中央服务器下发的害虫类型或害虫类型及活动时间，则根据害虫所对应的活动时间，判断所述活动时间是否位于夜间，若位于夜间，则根据害虫所对应的引诱波长和活动时间，将害虫的活动时间配置成环形电路板的点亮时段；若杀虫灯不存在相应光谱的环形电路板，则将害虫的活动时间配置成光谱为320～680nm的环形电路板的点亮时段；所述无线信号收发模块、杀虫灯、存储模块、图像采集模块、图像处理模块均与微处理器连接，所述杀虫灯、图像处理模块、图像采集模块和微处理器均与电源模块连接；所述图像采集模块与图像处理模块连接；所述杀虫灯包括灯杆和设置在所述灯杆上的杀虫结构，所述杀虫结构包括均通过连接杆设置在灯杆上端的圆形底座和灯盖，所述圆形底座上开设有倒锥形的容纳腔，所述容纳腔不同高度的侧壁上开设有两个圆形卡槽，其中一个圆形卡槽内安装有呈柱形的玻璃灯罩，另一个圆形卡槽内安装有位于玻璃灯罩内、呈多边形、且空心的柱形电路板；所述玻璃灯罩外设置有高压电网，所述灯盖下表面与所述玻璃灯罩和柱形电路板接触；所述柱形电路板包括至少三圈具有ID的环形电路板，所述环形电路板的每个侧面纵向均至少设置有一颗灯珠，其中一个环形电路板上的灯珠的光谱为320～680nm，余下每个环形电路板上灯珠的光谱均为单波段，且均不相同；所述中央服务器包括：信息采集模块，用于获取当前种植的农作物类型和当前时间段气象发布系统发布的气候信息；搜索模块，用于根据接收的当前种植的农作物类型，获取当前时段农作物易爆发害虫的害虫类型；之后根据所述气候信息和害虫类型，获取每种害虫的活动时间；数据处理模块，根据中央服务器所监管范围内的杀虫装置反馈的其存储模块中有无相应害虫的信息，并统计所有杀虫装置所反馈的每种害虫出现的概率；筛选出概率大于10％的所有害虫类型，并判断筛选出的害虫是否都存在于之前获取的害虫类型内，若均存在，则将筛选出来的害虫类型发送给所述杀虫装置；若部分害虫不存在，则先将存在的害虫类型发送给所述杀虫灯，将不存在的害虫类型发送给管理人员确认其活动时间，根据管理人员上传的害虫活动时间，将害虫类型及其活动时间发送给杀虫灯；无线收发模块，将当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型、每种害虫的活动时间发送给杀虫灯；所述搜索模块、无线收发模块和信息采集模块均与数据处理模块连接。...

【技术特征摘要】
1.基于物联网的病虫害监测系统，其特征在于，包括中央服务器和至少一个杀虫装置；所述杀虫装置包括：杀虫灯，无线信号收发模块，用于接收中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型及每种害虫的活动时间；存储模块，其存储有具有多种农作物的不同类型病虫害所对应病虫害图谱的数据集，每种害虫的引诱波长、环形电路板的ID和环形电路板的灯珠的光谱及中央服务器发送的当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型和每种害虫的活动时间；图像采集模块，用于采集杀虫装置所在范围内的农作物图像信息；图像处理模块，将所采集的图像进行去噪、增强、分割操作，提取出农作物的病虫害特征图；以及微处理器，用于将所述数据集中的所有病虫害图谱输入2D卷积神经网络中进行训练，形成训练集；接收所述图像处理模块发送的病虫害特征图，并将所述病虫害特征图输入2D卷积神经网络，得到所述图像信息所对应的害虫类型；根据所述图像信息所对应的害虫类型，判断所述存储模块中是否存储有所述病虫害特征图表征的害虫，并将所述存储模块中有无相应害虫的信息发送给中央服务器；当接收到中央服务器下发的害虫类型或害虫类型及活动时间，则根据害虫所对应的活动时间，判断所述活动时间是否位于夜间，若位于夜间，则根据害虫所对应的引诱波长和活动时间，将害虫的活动时间配置成环形电路板的点亮时段；若杀虫灯不存在相应光谱的环形电路板，则将害虫的活动时间配置成光谱为320～680nm的环形电路板的点亮时段；所述无线信号收发模块、杀虫灯、存储模块、图像采集模块、图像处理模块均与微处理器连接，所述杀虫灯、图像处理模块、图像采集模块和微处理器均与电源模块连接；所述图像采集模块与图像处理模块连接；所述杀虫灯包括灯杆和设置在所述灯杆上的杀虫结构，所述杀虫结构包括均通过连接杆设置在灯杆上端的圆形底座和灯盖，所述圆形底座上开设有倒锥形的容纳腔，所述容纳腔不同高度的侧壁上开设有两个圆形卡槽，其中一个圆形卡槽内安装有呈柱形的玻璃灯罩，另一个圆形卡槽内安装有位于玻璃灯罩内、呈多边形、且空心的柱形电路板；所述玻璃灯罩外设置有高压电网，所述灯盖下表面与所述玻璃灯罩和柱形电路板接触；所述柱形电路板包括至少三圈具有ID的环形电路板，所述环形电路板的每个侧面纵向均至少设置有一颗灯珠，其中一个环形电路板上的灯珠的光谱为320～680nm，余下每个环形电路板上灯珠的光谱均为单波段，且均不相同；所述中央服务器包括：信息采集模块，用于获取当前种植的农作物类型和当前时间段气象发布系统发布的气候信息；搜索模块，用于根据接收的当前种植的农作物类型，获取当前时段农作物易爆发害虫的害虫类型；之后根据所述气候信息和害虫类型，获取每种害虫的活动时间；数据处理模块，根据中央服务器所监管范围内的杀虫装置反馈的其存储模块中有无相应害虫的信息，并统计所有杀虫装置所反馈的每种害虫出现的概率；筛选出概率大于10％的所有害虫类型，并判断筛选出的害虫是否都存在于之前获取的害虫类型内，若均存在，则将筛选出来的害虫类型发送给所述杀虫装置；若部分害虫不存在，则先将存在的害虫类型发送给所述杀虫灯，将不存在的害虫类型发送给管理人员确认其活动时间，根据管理人员上传的害虫活动时间，将害虫类型及其活动时间发送给杀虫灯；无线收发模块，将当前种植的农作物、农作物所对应害虫的类型、每种害虫的活动时间发送给杀虫灯；所述搜索模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华保，杨春平，张敏，龚国淑，何海洋，
申请(专利权)人：四川农业大学，四川瑞进特科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51