技術領域

本發(fā)明涉及一種農業(yè)害蟲預警系統(tǒng)。

背景技術：

現(xiàn)代農業(yè)是物理技術和農業(yè)生產(chǎn)的有機結合，是利用具有生物效應的電、聲、光、磁、熱、核等物理因子操控動植物的生活環(huán)境及其生長發(fā)育，促使傳統(tǒng)農業(yè)逐步擺脫對化學農藥、化學肥料、抗生素等化學品的依賴以及自然環(huán)境的束縛，最終獲取優(yōu)質、高產(chǎn)、無毒農產(chǎn)品的環(huán)境調控型農業(yè)。

而農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一般是將大量的傳感器節(jié)點構成監(jiān)控網(wǎng)絡，通過各種傳感器采集信息，以幫助農民及時發(fā)現(xiàn)問題，并且準確地確定發(fā)生問題的位置，這樣農業(yè)將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產(chǎn)模式轉向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產(chǎn)設備。

我國是農業(yè)大國，農業(yè)的健康發(fā)展關乎國之根本。近年來，隨著國民生活水平的提高，消費者對于農產(chǎn)品的品質與安全性的要求越來越高。在農業(yè)生產(chǎn)過程中，害蟲防治是農作物品質的重要影響因素,因此，實現(xiàn)對害蟲識別和數(shù)量信息的準確獲取是害蟲預測預報的首要工作。如果沒有正確的抽樣調查數(shù)據(jù),對害蟲的數(shù)量動態(tài)、害蟲的危害程度就不可能進行準確的預測,更不能保證害蟲防治經(jīng)濟閾值的正確執(zhí)行。

傳統(tǒng)的害蟲識別與計數(shù)主要應用人工識別法、田間調查法、誘集法等，人工識別與計數(shù)農田害蟲由于田間環(huán)境復雜、不穩(wěn)定等因素嚴重存在著識別率低、計數(shù)準確性差、田間任務勞動強度大、非實時性等缺點，該方法已不能滿足當前農田害蟲發(fā)生嚴重狀況的監(jiān)測要求；田間調查法耗時、費力，且數(shù)據(jù)的調查、記錄、上報的環(huán)節(jié)多，監(jiān)測人員的工作量大，主觀因素影響大，數(shù)據(jù)應用的時效性差，影響害蟲的準確預測預報，不能滿足生產(chǎn)實際需求。為了解決害蟲識別、數(shù)量數(shù)據(jù)獲取上費時、費力的問題，科學家不斷探索害蟲自動識別與計數(shù)的新技術。隨著計算機技術、微電子技術等的發(fā)展，害蟲自動識別與計數(shù)技術取得了很大的進步，目前害蟲自動識別與計數(shù)技術主要有聲音信號、圖像技術、紅外傳感器等，這些技術的發(fā)展提高了害蟲自動識別與計數(shù)的效率，促進精準農業(yè)的實施，減少害蟲為害帶來的損失，降低環(huán)境污染，提高害蟲綜合治理水平。然而，紅外計數(shù)方法雖然速度快，可以記錄被誘捕的昆蟲數(shù)量，但在害蟲種類識別上較弱，并且容易受到其它落入物的干擾。圖像處理方法由于田間誘捕害蟲姿態(tài)各異,與標準樣本之間存在差別,基于標準姿態(tài)的形態(tài)特征進行分類器訓練,容易導致分類器泛化能力弱,同時，實際田間害蟲自動誘捕過程中,害蟲個體之間會存在粘連等現(xiàn)象，不利于害蟲的識別與數(shù)量統(tǒng)計。

綜上所述,我們迫切需要尋找一種有效的自動獲取害蟲動態(tài)數(shù)量的方法,獲取害蟲體型大小、數(shù)量、被誘捕時刻等多源信息，以達到優(yōu)勢互補的效果，提高害蟲監(jiān)測和預測預報的準確性和時效性,減輕基層植保人員的勞動強度和提高效率。確保為用戶提供可靠的防治依據(jù)，為精準農業(yè)的實施提供技術支持。

通過以上敘述本發(fā)明是想基于物聯(lián)網(wǎng)技術自動監(jiān)測農田害蟲情況，并且將各個農田采集的害蟲數(shù)據(jù)進行分析比較，最后真正實現(xiàn)農田害蟲的自動化檢測、自動化預警的目的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一個基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代農業(yè)害蟲自動監(jiān)測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)農田害蟲動態(tài)數(shù)量的實時監(jiān)測，然后根據(jù)各個農田害蟲數(shù)量的比較提醒農田負責人對害蟲數(shù)量嚴重的農田及時噴灑農藥。

為了達到以上目的，本發(fā)明采用的技術方案是：基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代農業(yè)害蟲自動監(jiān)測預警系統(tǒng)，包括云服務器、智能手機和多個誘蟲燈；

所述的誘蟲燈包括防雨蓋、LED燈體、接蟲裝置、雙層加密高壓電網(wǎng)；防雨蓋設置于LED燈體的上方，接蟲裝置設置于LED燈體的下方，雙層加密高壓電網(wǎng)設置于LED燈體外圍；所述的誘蟲燈還包括害蟲計數(shù)單元、風扇、接蟲袋；所述的害蟲計數(shù)單元包括無線通信模塊、GPS定位模塊、控制器、恒壓源、模數(shù)轉換單元、N+1個金屬絲、N個相同阻值的串聯(lián)電阻、風壓電阻；N≧4；

N個相同阻值的串聯(lián)電阻的總阻值等于分壓電阻的阻值，恒壓源的電壓小于等于5V；

N個相同阻值的串聯(lián)電阻以及分壓電阻串聯(lián)后的兩端連接恒壓源的兩個輸出端；模數(shù)轉換單元的輸入端連接分壓電阻的兩端；模數(shù)轉換單元將數(shù)字信號輸入到控制器；無線通信模塊、GPS定位模塊分別與控制器電連接；N+1個金屬絲等間距平行排列，每個金屬絲的一端分別連接兩個相鄰電阻之間的公共節(jié)點，相鄰金屬絲位于同一個串聯(lián)電阻的兩端；控制器控制風扇的啟動和停止；所述的接蟲裝置呈漏斗狀，N+1個金屬絲水平設置于接蟲裝置的下端口處；接蟲裝置的下端部的側壁上設置多個進風孔，風扇設置于所述的進風孔附近；接蟲裝置的下端部的側壁上同時設置害蟲排出口，所述的害蟲排出口設置的位置與所述的進風孔的位置相對應；害蟲排出口上設置有接蟲袋；

設相鄰金屬絲之間的距離為d毫米，恒壓源輸出電壓為U毫伏；分壓電阻的阻值為R歐姆，串聯(lián)電阻的阻值為r歐姆，蟲子的實際長度為X毫米；設模數(shù)轉換單元某一時刻的輸出電壓為Y毫伏；則可以判斷該時刻落到金屬絲上的蟲子的長度X≥(U/(Y/R)-R)/r*d；

多個誘蟲燈分別設置于多個農田；每個誘蟲燈的控制器都通過無線通信模塊與云服務器通信；控制器讀取GPS定位模塊的數(shù)據(jù)，然后通過無線通信模塊將蟲子的數(shù)量、蟲子的尺寸數(shù)據(jù)以及農田的位置信息上傳到云服務器；所述的云服務器與智能手機通信。

進一步，所述的控制器采用高通驍龍820實現(xiàn)。

進一步，所述的風扇采用5V電壓控制的微型風扇。

進一步，所述的恒壓源輸出電壓為5V，N＝10，電阻的阻值為10歐姆；云服務器采用阿里云服務器，智能手機采用iPhone6s；無線通信模塊采用3G無線通信模塊。

一種基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代農業(yè)害蟲自動監(jiān)測預警方法，包括云服務器、智能手機和多個誘蟲燈；

所述的誘蟲燈包括防雨蓋、LED燈體、接蟲裝置、雙層加密高壓電網(wǎng)；防雨蓋設置于LED燈體的上方，接蟲裝置設置于LED燈體的下方，雙層加密高壓電網(wǎng)設置于LED燈體外圍；所述的誘蟲燈還包括害蟲計數(shù)單元、風扇、接蟲袋；所述的害蟲計數(shù)單元包括無線通信模塊、GPS定位模塊、控制器、恒壓源、模數(shù)轉換單元、N+1個金屬絲、N個相同阻值的串聯(lián)電阻、風壓電阻；N≧4；

N個相同阻值的串聯(lián)電阻的總阻值等于分壓電阻的阻值，恒壓源的電壓小于等于5V；

N個相同阻值的串聯(lián)電阻以及分壓電阻串聯(lián)后的兩端連接恒壓源的兩個輸出端；模數(shù)轉換單元的輸入端連接分壓電阻的兩端；模數(shù)轉換單元將數(shù)字信號輸入到控制器；無線通信模塊、GPS定位模塊分別與控制器電連接；N+1個金屬絲等間距平行排列，每個金屬絲的一端分別連接兩個相鄰電阻之間的公共節(jié)點，相鄰金屬絲位于同一個串聯(lián)電阻的兩端；控制器控制風扇的啟動和停止；所述的接蟲裝置呈漏斗狀，N+1個金屬絲水平設置于接蟲裝置的下端口處；接蟲裝置的下端部的側壁上設置多個進風孔，風扇設置于所述的進風孔附近；接蟲裝置的下端部的側壁上同時設置害蟲排出口，所述的害蟲排出口設置的位置與所述的進風孔的位置相對應；害蟲排出口上設置有接蟲袋；

設相鄰金屬絲之間的距離為d毫米，恒壓源輸出電壓為U毫伏；分壓電阻的阻值為R歐姆，串聯(lián)電阻的阻值為r歐姆，蟲子的實際長度為X毫米；設模數(shù)轉換單元某一時刻的輸出電壓為Y毫伏；則可以判斷該時刻落到金屬絲上的蟲子的長度X≥(U/(Y/R)-R)/r*d；

如果Y>U*R/(N*r+R)，則控制器控制統(tǒng)計蟲子的變量加1，否則統(tǒng)計蟲子的變量不加1；

多個誘蟲燈分別設置于多個農田；每個誘蟲燈的控制器都通過無線通信模塊與云服務器通信；控制器讀取GPS定位模塊的數(shù)據(jù)，然后通過無線通信模塊將蟲子的數(shù)量、蟲子的尺寸數(shù)據(jù)以及農田的位置信息上傳到云服務器；所述的云服務器與智能手機通信。

與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明的有益效果是：第一，本發(fā)明可以精準計算單位時間內誘殺的害蟲個數(shù)，然后將各個農田單位時間內誘殺的害蟲數(shù)量進行比較，及時提醒農田負責人噴灑農藥；第二，本發(fā)明可以大致統(tǒng)計害蟲的體型以及單位時間內大蟲子、小蟲子的比例數(shù)量，為農田噴灑農藥采用的劑量提供了充分的數(shù)據(jù)支持；第三，本發(fā)明基于物聯(lián)網(wǎng)技術、采用云服務器，真正實現(xiàn)了農田害蟲動態(tài)數(shù)量的實時監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)分析比較為害蟲的及時防治提供可行的方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中誘蟲燈的結構示意圖；

圖2是害蟲計數(shù)單元的原理示意圖；

圖3是接蟲裝置與害蟲計數(shù)單元之間的位置關系示意圖。

圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)原理方框示意圖。

1是防雨蓋；2是LED燈體；3是接蟲裝置；5是害蟲計數(shù)單元中等間距排列的金屬絲；6是接蟲袋。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步的描述，但其不代表為本發(fā)明的唯一實施方式。

實施例：基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)的現(xiàn)代農業(yè)害蟲自動監(jiān)測預警系統(tǒng)，包括云服務器、智能手機和20個誘蟲燈；誘蟲燈包括防雨蓋、LED燈體、接蟲裝置、雙層加密高壓電網(wǎng)；防雨蓋設置于LED燈體的上方，接蟲裝置設置于LED燈體的下方，雙層加密高壓電網(wǎng)設置于LED燈體外圍；所述的誘蟲燈還包括害蟲計數(shù)單元、風扇、接蟲袋；害蟲計數(shù)單元包括無線通信模塊、GPS定位模塊、控制器、恒壓源、模數(shù)轉換單元、11個金屬絲、10個相同阻值的串聯(lián)電阻、分壓電阻；10個相同阻值的串聯(lián)電阻以及分壓電阻串聯(lián)后的兩端連接恒壓源的兩個輸出端；模數(shù)轉換單元的輸入端連接分壓電阻的兩端；模數(shù)轉換單元將數(shù)字信號輸入到控制器；無線通信模塊、GPS定位模塊分別與控制器電連接；11個金屬絲等間距平行排列，每個金屬絲的一端分別連接兩個相鄰電阻之間的公共節(jié)點，相鄰金屬絲位于同一個串聯(lián)電阻的兩端；控制器控制風扇的啟動和停止；接蟲裝置呈漏斗狀，11個金屬絲水平設置于接蟲裝置的下端口處；接蟲裝置的下端部的側壁上設置多個進風孔，風扇設置于所述的進風孔附近；接蟲裝置的下端部的側壁上同時設置害蟲排出口，所述的害蟲排出口設置的位置與所述的進風孔的位置相對應；害蟲排出口上設置有接蟲袋；

設相鄰金屬絲之間的距離為3毫米，恒壓源輸出電壓為5V；串聯(lián)電阻的阻值為10歐姆，分壓電阻的電阻值為100歐姆，蟲子的實際長度為X毫米；

假如模數(shù)轉換單元某一時刻的輸出電壓為2.5V；那么可以判斷該時刻落到金屬絲上的蟲子的長度X≥(5/(2.5/100)-100)/10*3＝30毫米；

每個誘蟲燈的控制器都通過無線通信模塊與云服務器通信；控制器讀取GPS定位模塊的數(shù)據(jù)，然后通過無線通信模塊將蟲子的數(shù)量、蟲子的尺寸數(shù)據(jù)以及農田的位置信息上傳到云服務器；云服務器與智能手機通信。

其中，所述的控制器采用高通驍龍820實現(xiàn)；風扇采用5V電壓控制的微型風扇；所述的恒壓源輸出電壓為5V，電阻的阻值為10歐姆；云服務器采用阿里云服務器，智能手機采用iPhone6s；無線通信模塊采用3G無線通信模塊。

所述的雙層加密高壓電網(wǎng)，其外層電網(wǎng)采用間隔較稀疏的電網(wǎng)間隙布置(例如0.8cm)，其內層電網(wǎng)采用間隔較密集的電網(wǎng)間隙布置(例如0.4cm)；并且雙層加密電網(wǎng)采用耐弧鍍膜材料，雙陽螺旋繞制實現(xiàn)，網(wǎng)線直徑0.6mm,內外兩層電網(wǎng)的平行距離為1cm。誘蟲燈高壓電網(wǎng)采用雙層加密電網(wǎng)，蟲子受到誘蟲光源的吸引觸碰到高壓電網(wǎng)而被電擊致死；由于本發(fā)明殺蟲燈高壓電網(wǎng)采用內外雙層，外層布置較稀疏，內層布置緊密，即使微小害蟲能夠規(guī)避外層電網(wǎng)的妨害，也很難在1cm的距離里連續(xù)避開內層電網(wǎng)的阻攔，因此避免了由于蟲子體型微小而從電網(wǎng)間隙穿過不被捕捉到的現(xiàn)象。

下面參照圖1-4對本發(fā)明的工作原理進行描述：一旦蟲子落到金屬絲上面會將相鄰兩個金屬絲之間的串聯(lián)電阻短路，由于電路采用的是恒壓源和相同阻值的串聯(lián)電阻、分壓電阻串聯(lián)，所以模數(shù)轉換單元輸入端的電壓值是線性變化的，通過模數(shù)轉換單元的輸出電壓的變化可以很容易計算出有幾個串聯(lián)電阻被短路，如果非同一時刻有3個串聯(lián)電阻被短路，可以判斷有3個蟲子；如果同一個時刻有2個串聯(lián)電阻被短路，可以判斷是一個蟲子同時將2個串聯(lián)電阻短路，可以判斷該蟲子的體型較大，由于相鄰金屬絲之間的距離已知，例如3mm，當一個串聯(lián)電阻被短路時可以判斷該蟲子的體型大于3mm，如果同一時刻有兩個串聯(lián)電阻被短路可以判斷該蟲子的體型大于6mm；每間隔一段時間(例如2s)，控制器控制風扇啟動，將蟲子吹到接蟲袋里面；根據(jù)以往實驗經(jīng)驗，同一時刻兩個蟲子同時落入到金屬絲上的概率幾乎為零，因此本發(fā)明可以對害蟲進行精準計數(shù)、以及對害蟲大致體型大小的統(tǒng)計判斷。

通過GPS定位模塊可以精準定位各個農田的位置，控制器將檢測到的害蟲數(shù)量信息以及該農田的具體位置信息上傳到云服務器，云服務器通過各個農田害蟲數(shù)據(jù)的比較分析，可得出哪個農田害蟲嚴重需要噴灑農藥，哪個農田害蟲較少，然后將分析結果發(fā)送到智能手機。