專(zhuān)利名稱(chēng)：溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于溫室蔬菜病蟲(chóng)害防治領(lǐng)域，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
蔬菜病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警是農(nóng)業(yè)蔬菜生產(chǎn)管理中的重要環(huán)節(jié)，也是其優(yōu)良品質(zhì)的保證。隨著溫室建設(shè)規(guī)模的發(fā)展及內(nèi)部設(shè)施的完善，病蟲(chóng)害的管理也列為溫室生產(chǎn)管理的重要組成部分。近年來(lái)設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的發(fā)生規(guī)模有逐年增大的趨勢(shì)，農(nóng)藥作為一種補(bǔ)償性手段得到了廣泛性的應(yīng)用，但也隨之帶來(lái)農(nóng)藥殘留、人體內(nèi)重金屬離子積累等危害人類(lèi)健康的問(wèn)題，蔬菜是溫室主要批量生產(chǎn)的作物，因此解決溫室蔬菜病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警問(wèn)題具有重要的意義。目前，針對(duì)各種植物的病蟲(chóng)害預(yù)警問(wèn)題主要依靠對(duì)氣候條件的監(jiān)測(cè)與預(yù)警，通過(guò)采集歷年的氣象數(shù)據(jù)(如溫度、濕度、露點(diǎn)溫度、降雨量、日照時(shí)間、太陽(yáng)輻射等)進(jìn)行各種處理，通過(guò)對(duì)比年或月的平均數(shù)據(jù)得到當(dāng)年病蟲(chóng)害發(fā)生的氣象數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。這種方法雖然對(duì)于現(xiàn)在的生產(chǎn)有一定的幫助，但氣象數(shù)據(jù)也受到風(fēng)速、蒸發(fā)量、地溫等各方面的影響，此外，每一次海洋的大規(guī)模運(yùn)動(dòng)都會(huì)給陸地的氣象數(shù)據(jù)帶來(lái)突發(fā)性的變化，而這種運(yùn)動(dòng)不可控也無(wú)法改變；同時(shí)，依靠積累氣象數(shù)據(jù)平均值、最大值或最小值得到病蟲(chóng)害預(yù)警指標(biāo)的方法只能達(dá)到定性分析，只能得到病蟲(chóng)害發(fā)生條件的閾值，而病蟲(chóng)害的發(fā)生還要依靠微生物種群的變化和病菌與植物體相互作用的結(jié)果，因此這種方法預(yù)警的臨界點(diǎn)更廣泛，單單依靠氣象數(shù)據(jù)不能夠完全指導(dǎo)現(xiàn)在及未來(lái)的生產(chǎn)活動(dòng)。較為常用的另一種方法為酶活性的化學(xué)檢測(cè)方法，是根據(jù)酶活性的增大或是減小的規(guī)律檢測(cè)病菌的侵染情況，必須采摘活體葉片進(jìn)行離體測(cè)量，需要使用化學(xué)藥品進(jìn)行測(cè)定，采用這種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且破壞活體葉片，不能達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的要求。溫室是一個(gè)半封閉的環(huán)境個(gè)體，在與外部環(huán)境條件進(jìn)行氣體交換的同時(shí)也保證著內(nèi)部生長(zhǎng)的作物完成正常的生理反應(yīng)，作物的生理生化反應(yīng)與周?chē)h(huán)境的相互作用致使在溫室內(nèi)部形成了高溫高濕的環(huán)境特點(diǎn)，而這種環(huán)境條件又極利于病蟲(chóng)害的發(fā)生，但病蟲(chóng)害的發(fā)生和流行具有周期性和季節(jié)性的特點(diǎn)，如果采用全年時(shí)間的預(yù)警必然造成資源的浪費(fèi)和成本投入的增加，而單純的對(duì)環(huán)境指標(biāo)的計(jì)算無(wú)法滿足溫室病蟲(chóng)害預(yù)警的需求，因此采用新的方法對(duì)溫室病蟲(chóng)害的預(yù)警具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù) 存在的問(wèn)題，提供了一種溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法的步驟如下I.安裝型號(hào)為PC-3的自動(dòng)氣象站，對(duì)溫室的環(huán)境條件進(jìn)行常年自動(dòng)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳輸方式輸入計(jì)算機(jī)中，預(yù)警系統(tǒng)每隔24小時(shí)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若未達(dá)到監(jiān)測(cè)閾值則繼續(xù)檢測(cè)，若達(dá)到監(jiān)測(cè)閾值則啟動(dòng)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)，如果環(huán)境條件超出發(fā)生病蟲(chóng)害所需要的環(huán)境條件閾值則終止檢測(cè)。2.操作者啟動(dòng)計(jì)算機(jī),打開(kāi)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng),首先對(duì)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)中的光纖光譜儀和激光發(fā)生器進(jìn)行連接測(cè)試，檢查通訊是否正常，通訊檢查結(jié)果正常后，開(kāi)啟激光發(fā)生器發(fā)出激光，同時(shí)光纖光譜儀開(kāi)始采集被激光激發(fā)出來(lái)的葉綠素?zé)晒狻?.葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)啟動(dòng)光譜采集軟件接收熒光光譜，將激光發(fā)生器垂直照射蔬菜葉片表面，激光強(qiáng)度為7. 5mW，熒光采集探頭與葉片距離2cm并成45°角接收熒光 光譜，光纖光譜儀把采集到的熒光光譜進(jìn)行分光、光電轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換后傳入計(jì)算機(jī)，傳入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)以光譜的形式顯示并保存。4.操作者打開(kāi)預(yù)警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊，提取計(jì)算機(jī)中保存的熒光光譜數(shù)據(jù)，判斷提取的熒光光譜數(shù)據(jù)，若熒光光譜的第一波谷強(qiáng)度值小于0，說(shuō)明葉片可能處于病蟲(chóng)害侵染狀態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)判斷；若熒光光譜的第一波谷強(qiáng)度值大于0，說(shuō)明葉片可能處于健康狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷。5.預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)繼續(xù)判斷提取的熒光光譜數(shù)據(jù)，提取熒光光譜的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)位置，若第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)位置大于685nm，說(shuō)明葉片可能處于病蟲(chóng)害侵染狀態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)判斷；若熒光光譜的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)小于685nm，說(shuō)明葉片可能處于健康狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷。6.預(yù)警系統(tǒng)顯示提取的熒光光譜數(shù)據(jù)的第一、二特征點(diǎn)的判斷結(jié)果，若完全不能夠滿足前兩個(gè)特征，終止檢測(cè)；若只滿足一個(gè)特征點(diǎn)，提示操作者是否決定進(jìn)行下一步檢測(cè)；若完全符合兩個(gè)特征點(diǎn)，則自動(dòng)通過(guò)分類(lèi)模型與預(yù)測(cè)模型的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)病害與蟲(chóng)害的分類(lèi)，進(jìn)而確定病蟲(chóng)害的類(lèi)型及潛伏期、發(fā)生等級(jí)。7.監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)將得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果輸出，預(yù)警系統(tǒng)對(duì)分析處理結(jié)果進(jìn)行判斷，顯示和保存處理結(jié)果，對(duì)形成警情的結(jié)果傳輸至報(bào)警系統(tǒng)，完成一次報(bào)警；對(duì)未形成警情的結(jié)果進(jìn)行提示，由操作者決定是否顯示并保存數(shù)據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法確定了溫室蔬菜病蟲(chóng)害預(yù)警的初始值，提供了定量檢測(cè)病蟲(chóng)害的預(yù)警方法，解決了傳統(tǒng)氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法的耗時(shí)費(fèi)力、不定量的缺點(diǎn)，達(dá)到了測(cè)量時(shí)間短、定量與準(zhǔn)確的效果。2.本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法直接針對(duì)葉片表面測(cè)量，瞬時(shí)完成，達(dá)到無(wú)損檢測(cè)的效果，解決了傳統(tǒng)化學(xué)方法測(cè)量酶活性檢驗(yàn)病菌侵染情況，避免了化學(xué)方法檢測(cè)與破壞活體葉片的缺點(diǎn)。3.本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法針對(duì)于單株植物進(jìn)行定量測(cè)量，更利于及早發(fā)現(xiàn)病源植株。4.本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法測(cè)量準(zhǔn)確、精度高，對(duì)于黃瓜區(qū)分健康、霜霉、白粉、蚜蟲(chóng)害的分類(lèi)的準(zhǔn)確率達(dá)到94. 7%，霜霉病害的分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到97. 7%,白粉病害分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到91. 9%，蚜蟲(chóng)害的分類(lèi)準(zhǔn)確率達(dá)到96. 3%。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明圖I是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法中蔬菜葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意框圖；圖2是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法中溫室蔬菜病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)工作流程的示意框圖；圖3是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法中溫室蔬菜病蟲(chóng)害預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的示意框圖；圖4是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法中采集的葉綠素?zé)晒夤庾V；圖5是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法對(duì)健康葉片與病蟲(chóng)害葉片分類(lèi)結(jié)果圖；圖6是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法的流程框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述傳統(tǒng)的采用氣象數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的方法實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)，只能對(duì)病蟲(chóng)害的發(fā)生情況作出定性的判斷；而采用酶活性的增大或是減小的方法檢測(cè)病菌的侵染情況卻費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，且化學(xué)藥品的使用會(huì)帶來(lái)環(huán)境污染、操作者體內(nèi)毒素的積累、測(cè)量成本的增加等問(wèn)題。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種溫室蔬菜病菌蟲(chóng)害潛伏期的檢測(cè)與預(yù)警方法，該預(yù)警方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)快速、準(zhǔn)確、無(wú)損的檢測(cè)，而且能夠檢測(cè)植物的營(yíng)養(yǎng)成分，進(jìn)而判斷植物所處于健康狀態(tài)或是病蟲(chóng)害的侵染及發(fā)生階段。這種方法是在蔬菜葉片表現(xiàn)病害病癥之前達(dá)到檢測(cè)病菌侵染階段，是一種實(shí)時(shí)檢測(cè)、快速準(zhǔn)確與無(wú)損植物活體葉片的監(jiān)測(cè)和預(yù)警方法。參閱圖1，葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)是自主研發(fā)的光譜采集系統(tǒng)，這是進(jìn)行葉綠素?zé)晒夤庾V采集的必要條件，包括激光發(fā)生器(激光二極管)、激光發(fā)射探頭、光纖光譜儀、熒光采集探頭與裝有控制軟件的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)與光纖光譜儀之間采用電連接，激光發(fā)生器與激光發(fā)射探頭之間、光纖光譜儀與熒光采集探頭之間是光纖和電線連接。打開(kāi)計(jì)算機(jī)的光譜采集軟件，發(fā)出檢測(cè)指令和發(fā)光指令，開(kāi)啟光纖光譜儀和激光發(fā)生器(激光二極管)，利用激光發(fā)生器發(fā)出激光，垂直照射到植物葉片表面以激發(fā)葉片的葉綠素?zé)晒?，再利用光纖光譜儀采集葉片反射的熒光，光纖光譜儀與葉片距離2cm，光纖光譜儀的光電轉(zhuǎn)換模塊將熒光光譜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，由計(jì)算機(jī)顯示并保存光譜，以便進(jìn)行下一步的檢測(cè)。參閱圖2，圖中是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法中溫室蔬菜病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)工作流程的示意框圖。本發(fā)明所采用的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法為溫室蔬菜外部環(huán)境條件與溫室蔬菜內(nèi)在的葉綠素?zé)晒夤庾V同時(shí)檢測(cè)相結(jié)合，因此將環(huán)境條件檢測(cè)作為病蟲(chóng)害預(yù)警系統(tǒng)的初始檢測(cè)，葉綠素?zé)晒夤庾V作為病蟲(chóng)害預(yù)警的定量檢測(cè)。在日常的溫室蔬菜生產(chǎn)管理中，只需定期(初始設(shè)定24小時(shí)，也可根據(jù)用戶(hù)需要自行設(shè)定)對(duì)氣象站的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、統(tǒng)計(jì)分析，與病蟲(chóng)害預(yù)警的環(huán)境條件閾值進(jìn)行對(duì)比，若沒(méi)有達(dá)到初始條件的閾值則無(wú)需進(jìn)行定量檢測(cè)；若達(dá)到了初始條件檢測(cè)閾值，則需要進(jìn)一步進(jìn)行葉綠素?zé)晒夤庾V的檢測(cè)并進(jìn)行定量計(jì)算，提取熒光光譜 的第一、二特征點(diǎn)，若不符合光譜第一、二特征點(diǎn)則終止檢測(cè)，若達(dá)到了特征點(diǎn)則需對(duì)熒光光譜進(jìn)行定量分析，即將光譜進(jìn)行波段篩選(簡(jiǎn)單波段自相關(guān)選擇方法)、降維(主成分分析法)后將主成分得分值輸入分類(lèi)模型和預(yù)測(cè)模型進(jìn)行計(jì)算，輸出模型的計(jì)算結(jié)果，確定病蟲(chóng)害的類(lèi)型及潛伏時(shí)期，完成溫室蔬菜病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)。參閱圖3，圖中是本發(fā)明所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用PC-3型自動(dòng)氣象站得到溫室內(nèi)(蔬菜外部)的環(huán)境條件，利用葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)得到蔬菜葉片熒光光譜數(shù)據(jù)，利用病蟲(chóng)害的發(fā)病規(guī)律得到環(huán)境條件判別閾值，以及光譜分析技術(shù)建立病蟲(chóng)害判別數(shù)據(jù)庫(kù)、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)與報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)環(huán)境條件和蔬菜葉片葉綠素?zé)晒夤庾V的采集，經(jīng)過(guò)判別數(shù)據(jù)庫(kù)識(shí)別后，確定葉片的健康狀態(tài)，若判斷葉片處于非健康狀態(tài)，則繼續(xù)對(duì)光譜進(jìn)行波段篩選、降維處理，再結(jié)合病蟲(chóng)害分類(lèi)模型和預(yù)測(cè)模型，確定病蟲(chóng)害的潛伏期及發(fā)生情況，由報(bào)警系統(tǒng)的操作者判斷警情，實(shí)現(xiàn)溫室、主控室與管理者三者同時(shí)報(bào)警，完成一次病蟲(chóng)害預(yù)警檢測(cè)。1.數(shù)據(jù)采集I)葉綠素?zé)晒夤庾V數(shù)據(jù)采集利用葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)采集了黃瓜的幼苗期、壯苗期、開(kāi)花期、結(jié)果期四個(gè)作物生長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的霜霉、白粉和蚜蟲(chóng)三種病蟲(chóng)害葉片樣本的葉綠素?zé)晒夤庾V數(shù)據(jù),采集了炭疽、灰霉、鐮刀菌枯萎病出現(xiàn)病斑時(shí)的葉片光譜數(shù)據(jù)，并進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算。2)蔬菜外部環(huán)境條件數(shù)據(jù)采集通過(guò)調(diào)研和數(shù)據(jù)采集統(tǒng)計(jì)了黃瓜常見(jiàn)的五種病害和三種蟲(chóng)害發(fā)生的環(huán)境條件，病害分別為霜霉、白粉、灰霉、炭疽、鐮刀菌枯萎病，蟲(chóng)害分別為美洲斑潛蠅、蚜蟲(chóng)和朱砂葉螨。蔬菜外部環(huán)境條件是采用PC-3型自動(dòng)氣象站常年自動(dòng)檢測(cè)，其監(jiān)測(cè)的指標(biāo)包括環(huán)境的溫度、濕度、露點(diǎn)溫度等指標(biāo)量，定期(初始設(shè)定24小時(shí))將數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸至計(jì)算機(jī)，由操作者提取氣象數(shù)據(jù)并計(jì)算。2.判別數(shù)據(jù)庫(kù)I)環(huán)境條件判別通過(guò)對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)病害發(fā)生的條件中，環(huán)境溫度在15 32°C之間適宜病菌孢子的發(fā)育，低于15°C、高于35°C均不利于病菌孢子侵染葉片；除溫度因素外，環(huán)境濕度也是病害發(fā)生和蔓延的重要因素，在環(huán)境濕度達(dá)到60%及以上，較為適宜病害的發(fā)生，而濕度達(dá)到80% 90%，極有利于某些病害的發(fā)生，有利的環(huán)境條件持續(xù)6小時(shí)，是保證病菌成功侵染葉片并成活的基本條件。導(dǎo)致蟲(chóng)卵產(chǎn)生的環(huán)境溫度范圍是15 30°C，但當(dāng)濕度大于70%后不利于蟲(chóng)卵的成活，根據(jù)有效積溫法則，每年蟲(chóng)害發(fā)生的世代不同，在5 6、9 10月是美洲斑潛蠅和蚜蟲(chóng)的害盛期，6 8月是朱砂葉螨的害盛期。而作物從播種至收獲的生長(zhǎng)時(shí)期也是5 10月，因此從蟲(chóng)害的發(fā)生周期角度出發(fā)，蔬菜正常生長(zhǎng)周期內(nèi)具備蟲(chóng)害發(fā)生的條件。通過(guò)分析統(tǒng)計(jì)，確定環(huán)境溫度達(dá)到15°C為病蟲(chóng)害發(fā)生的起始溫度，濕度達(dá)到60%為病蟲(chóng)害發(fā)生的起始濕度，本著“提前預(yù)警”的原則，將濕度55%作為預(yù)警的起始濕度，且該溫濕度持續(xù)6小時(shí)后(病菌附著葉片并成活的時(shí)間)，作為監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的起始條件。確定環(huán)境溫度達(dá)到35°C為監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的終止條件。2)第一特征點(diǎn)判別判別數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容根據(jù)黃瓜生長(zhǎng)時(shí)期的不同，分別對(duì)幼苗、壯苗、開(kāi)花、結(jié)果四個(gè)不同生長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的葉片進(jìn)行熒光光譜采集，確定判別點(diǎn)；根據(jù)葉片受病蟲(chóng)害的影響情況不同，對(duì)于病害葉片樣本分別采集健康、潛伏期、病癥初顯、大面積流行四個(gè)時(shí)期內(nèi)的熒光光譜，對(duì)于蟲(chóng)害葉片分別采集健康、蟲(chóng)卵及少量成蟲(chóng)(0 50頭)、少量蟲(chóng)卵及大量成蟲(chóng)(50 200頭)、大面積成蟲(chóng)或全面覆蓋(200頭以上)，并對(duì)其進(jìn)行特征信息提取。參閱圖4，葉綠素?zé)晒夤庾V屬于可見(jiàn)光波段光譜，采用葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)所采集到的光譜范圍為500. 500 799. 784nm，在這段波譜內(nèi)共出現(xiàn)三峰二谷，波峰的位置大致位于 510. 098 514. 461,682. 984 687. 354,731. 056 736. 301nm 之間，波谷的位置大致位于630. 510 635. 745,710. 784 714. 275nm之間，為下文表達(dá)方便起見(jiàn)，將波谷630. 510 635. 745nm稱(chēng)為第一波谷,將波峰682. 984 687. 354nm稱(chēng)為第二波峰。通過(guò)對(duì)130片健康葉片、178片蟲(chóng)害葉片研究發(fā)現(xiàn)，健康葉片的第一波谷強(qiáng)度均大于0，178片蟲(chóng)害葉片中有164片的第一波谷強(qiáng)度小于0，且隨著蟲(chóng)情指數(shù)的增大，第一波谷強(qiáng)度隨之變得越小，直至不能形成熒光光譜。第一特征點(diǎn)對(duì)于健康葉片檢測(cè)的準(zhǔn)確率為100%，對(duì)于蟲(chóng)害葉片檢測(cè)的準(zhǔn)確率達(dá)到92. 13%。因此將第一波谷強(qiáng)度值作為熒光光譜檢測(cè)健康葉片與病蟲(chóng)害葉片的第一特征點(diǎn)。 3)第二特征點(diǎn)判別經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)健康葉片的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)處于682. 135 685. 326nm之間，白粉病害葉片的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)為684. 197 685. 749nm之間，姆蟲(chóng)害的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)為685. 019 685. 620nm之間。統(tǒng)計(jì)130片健康葉片，其中107片葉片的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)小于685nm，約為統(tǒng)計(jì)總數(shù)的82. 3%。統(tǒng)計(jì)148片病蟲(chóng)害葉片，其中有126片的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)大于685nm，約為統(tǒng)計(jì)總數(shù)的85. I %。因此確定685nm作為區(qū)分病蟲(chóng)害與健康葉片的第二特征點(diǎn)，第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)大于685nm的葉片為病蟲(chóng)害葉片，第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)小于685nm的為健康葉片。3.監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)分別是對(duì)得到的環(huán)境條件進(jìn)行計(jì)算，再利用分類(lèi)模型和預(yù)測(cè)模型對(duì)采集的熒光光譜進(jìn)行分析，最后得出監(jiān)測(cè)結(jié)果報(bào)告。I)環(huán)境監(jiān)測(cè)取一天(24h)的環(huán)境條件監(jiān)測(cè)結(jié)果，計(jì)算連續(xù)的6個(gè)小時(shí)內(nèi)的平均溫度值(T_)、平均濕度值(RH_n)，計(jì)算公式如下
I 6Tmean = —
n 1=x
I 6RHmean式中，i= 1,2, ... ,6j = 1,2, ... ,6Xi為溫度，Xj為濕度n為樣本個(gè)數(shù),此處為6。2)分類(lèi)模型采用光纖光譜儀采集到的熒光發(fā)射譜全波段為331. 010 1099. 970nm,每條譜線記錄1355個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)冗雜；同時(shí)為消除光譜首末端波動(dòng)影響及激發(fā)光光譜曲線，根據(jù)特征峰谷波長(zhǎng)選取500. 573 799. 916nm波段進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等相關(guān)處理，該波段共有523個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，光譜分析數(shù)據(jù)工作仍然繁重，因此建立分類(lèi)模型首先利用簡(jiǎn)單波段自相關(guān)選擇方法篩選光譜內(nèi)的有效波段，再對(duì)有效波段內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，達(dá)到降維的目的，最后以主成分得分值和病蟲(chóng)害的侵染等級(jí)作為模型的輸入和輸出值，采用最小二乘支持向量機(jī)的方法建立模型 熒光光譜特征信息提取，光譜敏感波段的篩選簡(jiǎn)單自相關(guān)波段選擇方法是計(jì)算同一光譜內(nèi)兩波段間的自相關(guān)系數(shù)，認(rèn)為兩波段自相關(guān)系數(shù)較大則表示兩個(gè)波段相似度較大，將光譜內(nèi)所有波段進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算后，得到的相關(guān)系數(shù)較小者，被認(rèn)為是有效信息。采用簡(jiǎn)單自相關(guān)波段選擇方法對(duì)523個(gè)光譜數(shù)據(jù)采用5點(diǎn)高斯平滑方法進(jìn)行處理，得到中心波長(zhǎng)分別是500. 573 798. 791nm，即將原光譜分成105個(gè)波段，并將105個(gè)波段兩兩組合計(jì)算其決定系數(shù)R2，將R2值按序排列，統(tǒng)計(jì)其值及出現(xiàn)次數(shù)，發(fā)現(xiàn)波段38 41、60 68區(qū)域得到的R2值最小，如表I所示，其代表的波長(zhǎng)分別為606. 846 617. 222nm、670. 035 695. 165nm，將這部分光譜作為波段優(yōu)選區(qū)域。 表I光譜劃分波段自相關(guān)系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法，其特征在于，所述的溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法的步驟如下 .1)安裝型號(hào)為PC-3的自動(dòng)氣象站，對(duì)溫室的環(huán)境條件進(jìn)行常年自動(dòng)檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果通過(guò)無(wú)線傳輸方式輸入計(jì)算機(jī)中，預(yù)警系統(tǒng)每隔24小時(shí)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，若未達(dá)到監(jiān)測(cè)閾值則繼續(xù)檢測(cè)，若達(dá)到監(jiān)測(cè)閾值則啟動(dòng)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)，如果環(huán)境條件超出發(fā)生病蟲(chóng)害所需要的環(huán)境條件閾值則終止檢測(cè)； .2)操作者啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，打開(kāi)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)，首先對(duì)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)中的光纖光譜儀和激光發(fā)生器進(jìn)行連接測(cè)試，檢查通訊是否正常，通訊檢查結(jié)果正常后，開(kāi)啟激光發(fā)生器發(fā)出激光，同時(shí)光纖光譜儀開(kāi)始采集被激光激發(fā)出來(lái)的葉綠素?zé)晒猓? .3)葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)啟動(dòng)光譜采集軟件接收熒光光譜，將激光發(fā)生器垂直照射蔬菜葉片表面，激光強(qiáng)度為7. 5mff,熒光采集探頭與葉片距離2cm并成45°角接收熒光光譜，光纖光譜儀把采集到的熒光光譜進(jìn)行分光、光電轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換后傳入計(jì)算機(jī)，傳入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)以光譜的形式顯示并保存； .4)操作者打開(kāi)預(yù)警系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集模塊，提取計(jì)算機(jī)中保存的熒光光譜數(shù)據(jù)，判斷提取的熒光光譜數(shù)據(jù)，若熒光光譜的第一波谷強(qiáng)度值小于O，說(shuō)明葉片可能處于病蟲(chóng)害侵染狀態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)判斷；若熒光光譜的第一波谷強(qiáng)度值大于O，說(shuō)明葉片可能處于健康狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷； .5)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)繼續(xù)判斷提取的熒光光譜數(shù)據(jù)，提取熒光光譜的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)位置，若第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)位置大于685nm，說(shuō)明葉片可能處于病蟲(chóng)害侵染狀態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行繼續(xù)判斷；若熒光光譜的第二波峰發(fā)射波長(zhǎng)小于685nm，說(shuō)明葉片可能處于健康狀態(tài)，需要進(jìn)一步判斷； .6)預(yù)警系統(tǒng)顯示提取的熒光光譜數(shù)據(jù)的第一、二特征點(diǎn)的判斷結(jié)果，若完全不能夠滿足前兩個(gè)特征，終止檢測(cè)；若只滿足一個(gè)特征點(diǎn)，提示操作者是否決定進(jìn)行下一步檢測(cè)；若完全符合兩個(gè)特征點(diǎn)，則自動(dòng)通過(guò)分類(lèi)模型與預(yù)測(cè)模型的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)病害與蟲(chóng)害的分類(lèi)，進(jìn)而確定病蟲(chóng)害的類(lèi)型及潛伏期、發(fā)生等級(jí)； .7)監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)將得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果輸出，預(yù)警系統(tǒng)對(duì)分析處理結(jié)果進(jìn)行判斷，顯示和保存處理結(jié)果，對(duì)形成警情的結(jié)果傳輸至報(bào)警系統(tǒng)，完成一次報(bào)警；對(duì)未形成警情的結(jié)果進(jìn)行提示，由操作者決定是否顯示并保存數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溫室蔬菜病蟲(chóng)害的預(yù)警方法，步驟1.安裝型號(hào)為PC-3的自動(dòng)氣象站對(duì)溫室環(huán)境條件自動(dòng)檢測(cè)，預(yù)警系統(tǒng)每隔24小時(shí)對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。2.光纖光譜儀采集葉綠素?zé)晒狻?.葉綠素?zé)晒夤庾V采集系統(tǒng)接收熒光光譜經(jīng)處理后傳入計(jì)算機(jī)。4.預(yù)警系統(tǒng)提取熒光光譜數(shù)據(jù)。5.預(yù)警系統(tǒng)繼續(xù)判斷提取的熒光光譜數(shù)據(jù)，進(jìn)一步判斷。6.預(yù)警系統(tǒng)顯示提取的熒光光譜數(shù)據(jù)的第一、二特征點(diǎn)的判斷結(jié)果，決定終止檢測(cè)、進(jìn)行下一步檢測(cè)或?qū)崿F(xiàn)病害與蟲(chóng)害分類(lèi)，確定病蟲(chóng)害的類(lèi)型、潛伏期及發(fā)生等級(jí)。7.監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)將得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果輸出，預(yù)警系統(tǒng)對(duì)分析處理結(jié)果進(jìn)行判斷，顯示和保存處理結(jié)果，對(duì)形成警情的結(jié)果傳輸至報(bào)警系統(tǒng)，完成一次報(bào)警。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102621118SQ20121007129
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月18日
發(fā)明者于海業(yè), 任順, 張強(qiáng), 張蕾, 曲劍巍, 王淑杰, 羅瀚, 肖英奎, 隋媛媛 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)