設(shè)施溫室內(nèi)作物病蟲害自動監(jiān)測與智能施藥防控系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明為智能控制與作物保護交叉技術(shù)領(lǐng)域。
二、【背景技術(shù)】
[0002]設(shè)施溫室包括鋼架連棟塑料大棚、北方半地下日光溫室、玻璃溫室等，用于各種蔬菜果品、花卉苗木等增溫生長和反季節(jié)上市，可顯著提升種植業(yè)經(jīng)濟效益，是現(xiàn)代高效農(nóng)業(yè)的重要組成部分。由于設(shè)施溫室中溫度、濕度等環(huán)境條件較穩(wěn)定、適宜，多種病蟲害頻繁發(fā)生。煙粉虱、蚜蟲等重要害蟲，不僅刺吸汁液危害作物，還傳播番茄黃化曲葉病、黃瓜花葉病等毀滅性病害。煙粉虱、蚜蟲、溫室白粉虱、粉蚧等溫室害蟲體型小、繁殖率高、隱蔽性強，且輕微觸動即掉落或飛離，因此，目前在溫室中人工噴藥防治害蟲的擾動性強、針對性差、效果不佳，掉落后殘存的害蟲更易產(chǎn)生抗藥性；且在相對密閉的溫室中噴霧施藥，對噴藥者健康有不良影響。亟需研發(fā)集智能控制、物聯(lián)網(wǎng)和病蟲害監(jiān)測與防控技術(shù)于一體的精準、快捷、智能化瞬時施藥防治病蟲害的軟、硬件集成系統(tǒng)，避免害蟲脫逃漏治及貽誤病害早期發(fā)現(xiàn)與防治的時機，提升相對密閉系統(tǒng)病蟲害可持續(xù)防控效果和用藥安全性，減少用藥量、施藥次數(shù)和防治工本。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)設(shè)施溫室內(nèi)環(huán)境相對獨立、可密閉、易操控，基本不受外部風(fēng)雨影響，發(fā)明溫室內(nèi)作物病蟲害自動監(jiān)測與智能化施藥防控系統(tǒng)，在準確監(jiān)測多樣點作物生長和病蟲害發(fā)生動態(tài)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)精準、快捷、同步施藥防治一間或多間溫室的一種或多種病蟲害。該系統(tǒng)的軟硬件包含以下四部分。
[0004]1、不同作物病害、害蟲的識別與動態(tài)監(jiān)測模塊:包括多樣點高清攝像頭、紅外光譜儀、傳感器等探測設(shè)備(均按葉片正、反面和植株上、中、下部分別定位監(jiān)測)，圖像信息傳輸線纜或無線網(wǎng)絡(luò)，定時定點攝像或光譜探測控制、害蟲和病害特征圖像自動比對識別(動態(tài)特征:大小/位置/顏色/光譜/邊界等特征性變化，靜態(tài)特征:與病害或害蟲特征數(shù)據(jù)庫比對)及樣點害蟲(運動性、生長性個體)計數(shù)、作物病癥面積及擴展動態(tài)、病情指數(shù)監(jiān)測等軟件。其中，害蟲和病害的自動識別引入特征圖像、光譜等的優(yōu)化算法(如SIFT、HASH算法等)實現(xiàn)，可有效克服噪聲干擾。
[0005]2、病蟲害防治決策與控制模塊:內(nèi)置不同病蟲害的防治閾值(集成作物和病害、害蟲的特征數(shù)據(jù)庫)，并與上述監(jiān)測的多樣點相應(yīng)害蟲密度、病情指數(shù)等自動進行算法比對。從而確定是否啟動一種或多種可配伍殺蟲劑、殺菌劑的藥液配制和施藥防治；并從農(nóng)藥應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中選擇相應(yīng)的有效防治藥劑及其使用技術(shù)方案(用量、濃度、施用方式、噴霧壓力范圍和霧滴大小等)，同時發(fā)布施藥警示與確認信號并錄入管理日志。
[0006]3、施藥管路與門閥子系統(tǒng):包括在每間溫室鋪設(shè)封閉的縱橫耐壓管路網(wǎng)及壓力開關(guān)，以及引自上述管路的可伸縮細管和霧化噴頭；產(chǎn)生壓力氣體的空壓機、儲氣罐、減壓閥、壓力表及電子開關(guān)；有效防治溫室內(nèi)作物病蟲害的多種農(nóng)藥(包括化學(xué)農(nóng)藥和生物源農(nóng)藥)貯存與計量罐、藥液混勻配制罐和藥液分配器，以及農(nóng)藥定點安全貯存庫及連接管路等。
[0007]4、智能控制網(wǎng)絡(luò):基于有線局域網(wǎng)或無線網(wǎng)絡(luò)，包含中央控制電腦(或本地服務(wù)器、云端平臺)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(線纜、路由器等)、電子開關(guān)、電子標簽等物聯(lián)網(wǎng)硬件(與溫室的施藥管路、害蟲監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)等整體布局)，以及由上述控制軟件、數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)管理模塊集成的害蟲智能監(jiān)測與防控系統(tǒng)軟件及其擴展應(yīng)用的移動客戶端。其中，系統(tǒng)管理模塊包括每個農(nóng)戶注冊用戶及其每間溫室用戶管理、各種數(shù)據(jù)庫管理(資料充實、更新、修改、刪除等)、信息傳輸發(fā)布和交流管理、系統(tǒng)幫助文件和用戶文件等各種文件管理等，其源程序與系統(tǒng)其他軟件模塊為一個整體。該網(wǎng)絡(luò)具備可擴展性，以滿足定期數(shù)據(jù)更新和設(shè)備升級的需要。
[0008]該系統(tǒng)的用戶可連接到云端平臺，云端服務(wù)器對病蟲害識別與監(jiān)測過程中獲取的各種作物病害和害蟲發(fā)生發(fā)展動態(tài)圖像及相應(yīng)的農(nóng)藥防控技術(shù)方案與效果等大數(shù)據(jù)進行對應(yīng)分析，不斷充實、修訂不同作物上各種病蟲害監(jiān)測、農(nóng)藥防控技術(shù)方案等相關(guān)數(shù)據(jù)庫；專家則可參與相關(guān)樣本的云端大數(shù)據(jù)分析、并以分析結(jié)果為依據(jù)，進一步優(yōu)化施藥防控技術(shù)方案，反饋給系統(tǒng)和用戶，從而提升系統(tǒng)的病蟲害防控效能和作物產(chǎn)量與質(zhì)量水平。
[0009]該系統(tǒng)提供給用戶的交流平臺，使不同用戶之間可交流，并與專家互動，以獲得相關(guān)知識和更精準的技術(shù)指導(dǎo)。
[0010]該系統(tǒng)各模塊(子系統(tǒng))之間及軟硬件之間均需相互兼容，應(yīng)用標準接口或建立相同的接口標準。同時對云端平臺數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集與分析模型、通信過程等進行多層次選擇與優(yōu)化，確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)健暢行。系統(tǒng)軟件可定期通過云端平臺升級優(yōu)化，以提高準確性、可靠性，并適應(yīng)新的變化。
四、【附圖說明】
:
[0011]設(shè)施溫室內(nèi)作物病蟲害自動監(jiān)測與智能施藥防控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中，雙箭頭表示雙向作用，單箭頭表示單向作用；用戶X，示多用戶中某一個用戶；溫室I?Π，示多間溫室。
五、【具體實施方式】
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[0012]1、鋼架連棟大棚中作物害蟲自動監(jiān)測與智能施藥防控系統(tǒng):包括每個大棚中不同作物害蟲的識別與蟲情監(jiān)測模塊、防治決策與控制模塊、施藥管路與門閥子系統(tǒng)、智能控制網(wǎng)絡(luò)等硬件設(shè)備及其控制軟件。其中，在每間溫室的鋼架上，鋪設(shè)4縱(對應(yīng)雙畦作物)、2橫(兩端)耐壓施藥管路，以及引自該管路的下懸式可伸縮軟管(對應(yīng)不同的作物高度)和霧化噴頭；與上述施藥管路結(jié)合，多樣點不同角度配置高清攝像頭及其控制和圖像傳輸線纜，用于定時拍攝、傳輸溫室作物(如番茄)植株的上、中、下部和葉片正、反面的害蟲(如煙粉虱)發(fā)生動態(tài)的采樣圖像(之前進行相關(guān)生物學(xué)實驗，確定最有效的圖像采樣方案，以保證有效性，并提高效率)；并在系統(tǒng)的害蟲識別與蟲情監(jiān)測模塊，與害蟲特征數(shù)據(jù)庫圖像靜態(tài)比對、同時動態(tài)比對不同時間定點拍攝的圖像，確定害蟲發(fā)生的種類、數(shù)量、蟲齡、部位等防控決策所需的關(guān)鍵指標信息。再與防治決策與控制模塊中特定害蟲的防治指標閾值比對，確定是否啟動施藥防控。系統(tǒng)并行處理多種害蟲的識別、監(jiān)測、防控決策和協(xié)同施藥。如啟動施藥，則需關(guān)閉該溫室，并從農(nóng)藥應(yīng)用數(shù)據(jù)庫中調(diào)取并確定有效防治特定害蟲(一種或多種)的農(nóng)藥(一種或幾種)及其應(yīng)用于一種或多種害蟲防控的相應(yīng)技術(shù)方案，并通過智能控制網(wǎng)絡(luò)和射頻控制信號的發(fā)射、識別與接收，執(zhí)行特定農(nóng)藥的定量取用和藥液配制；再通過施藥管路灌注到與霧化噴頭連接的下懸式軟管部位；隨即輸入穩(wěn)定氣壓的壓縮空氣，同時打開該溫室所有噴頭的電子開關(guān)，實現(xiàn)各部位同時