CN112106747A - 一种智慧农业虫害远程自动监控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智慧农业虫害远程自动监控系统，包括数据集成柜、环境检测模块、本地数据集成装置、中央处理模块及远程模块，其中：所述数据集成柜顶部固定设置有集虫槽，所述集虫槽顶部通过安装柱与遮雨罩固定连接，且所述遮雨罩底部固定设置有诱集光源，所述安装柱通过连接装置与撞击屏活动连接，且所述遮雨罩顶部固定设置有综合控制装置，本发明通过对害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，且通过数据处理模块根据提取出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹与所述数据库内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果，可以大大提高害虫识别率。

Description

一种智慧农业虫害远程自动监控系统
技术领域
本发明属于智慧农业技术领域，具体涉及一种智慧农业虫害远程自动监控系统。
背景技术
农、林业有害生物防治是农、林业工作的重要组成部分，预测预报是林业有害生物防治工作的一个重要环节，目前，预测预报主要还是采用传统的地面人调查方式，耗费人力、物力；并且根据人力收集到的虫体进行害虫种类与数量的统计，不能对收集的结果进行连续的、系统的统计分析，在实际应用中存在一定的局限性，而且通过人力收集害虫标本分析虫情虫疫，更无法实时观察害虫形态、种类、进行虫情信息化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智慧农业虫害远程自动监控系统，以解决上述的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智慧农业虫害远程自动监控系统，包括数据集成柜、环境检测模块、本地数据集成装置、中央处理模块及远程模块，其中：
所述数据集成柜顶部固定设置有集虫槽，所述集虫槽顶部通过安装柱与遮雨罩固定连接，且所述遮雨罩底部固定设置有诱集光源；
所述安装柱通过连接装置与撞击屏活动连接，且所述遮雨罩顶部固定设置有综合控制装置；
所述集虫槽输出端与固定设置于集成柜内部的处理仓连通，所述处理仓为上端开口的中空腔体结构，且所述处理仓内壁阵列设置有若干红外线杀虫装置；
所述处理仓外壁固定设置有清扫装置，且所述处理仓外壁对应所述清扫装置固定设置有导虫通道，且所述导虫通道输出端活动设置有接虫框；
所述处理仓底部固定设置有透明安装板，且所述透明安装板底部固定设置有拍照装置；
所述数据集成柜侧壁固定设置有可对环境气象进行监测的环境检测模块，且所述数据集成柜内部固定设置有蓄电池及本地数据集成装置；
所述环境检测模块及拍照装置与本地数据集成装置传输连接，所述本地数据集成装置通过无线网与中央处理模块传输连接，且所述中央处理模块通过无线网与远程模块传输连接；
所述中央处理模块内部设置有存储模块、数据处理模块及数据库，所述数据库内预存有害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹，所述存储模块可对本地数据集成装置传输至中央处理模块数据进行存储，且所述存储模块可对数据处理模块输出信息进行存储；
所述数据处理模块可对本地数据集成装置传输的害虫图像进行预处理，并对预处理后的害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，且所述数据处理模块根据提取出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹与所述数据库内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果；
所述数据处理模块将匹配结果传输至远程模块进行显示，所述远程模块可对所述存储模块存储的信息进行在线查看。
优选的，所述数据处理模块对本地数据集成模块传输的害虫图像进行处理，包括以下步骤：
A：对害虫图像采用中值滤波处理，消除害虫图像中的斑点噪声和椒盐噪声，并对害虫图像进行形态学腐蚀处理，去除多余背景；
B：对害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，并对害虫轮廓进行平滑处理；
C：将提前出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹分别与数据库内预存害虫廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
优选的，所述环境检测模块包括：计时器、温度传感器、湿度传感器、气体传感器、风速传感器、雨量传感器、气压传感器和光照强度传感器，所述计时器用于实时测量所述采集摄像头采集信息时所处时间，所述温度传感器用于测量所述采集摄像头所处环境中的大气温度和土壤温度，所述湿度传感器用于测量所述采集摄像头所处环境中的大气湿度和土壤湿度，所述风速传感器用于测量所述采集摄像头所处环境中的风速、风力和风向，所述雨量传感器用于测量所述采集摄像头所处环境中的降雨量。
优选的，所述远程模块接收中央处理模块传输的害虫匹配信息及环境气象信息，并对所述害虫匹配信息及环境气象信息进行分析并显示出害虫数与时间关系、害虫数与温度关系、害虫数与湿度关系、害虫数与风速关系及害虫数与降雨量关系，从而对害虫数量、相对虫口密度、虫情灾害程度进行预测，得到当前环境检测模块所设区域的虫情预警程度
优选的，所述综合控制装置与所述诱集光源电性连接，且综合控制装置内部设置有雨控模块及光控模块，所述雨控模块根据外界雨量变化自动控制诱集光源工作，且所述光控模块根据外界光线变化自动控制诱集光源工作。
优选的，所述连接装置包括固定设置于安装柱的连接框及固定设置于安装柱上的连接槽，且所述连接框上下对应设置，所述连接框内部上固定设置有滑槽，所述滑槽与撞击屏相互对应设置，且所述撞击屏卡设于滑槽内，所述连接槽与撞击屏相互对应设置，且所述连接槽对撞击屏进行限位。
优选的，所述撞击屏为透明结构，且所述撞击屏外侧固定设置有推拉把手。
优选的，所述数据集成柜前端铰接设置有柜门，且所述数据集成柜底部固定设置有隔离架。
优选的，所述处理仓侧壁对应所述清扫装置设置有进风口，且所述处理仓侧壁对应所述导虫通道设置有出虫口。
本发明的技术效果和优点：该智慧农业虫害远程自动监控系统：
1、可以远程实时观测害虫的种类，统计害虫随时间分布的规律，分析害虫随温度的分布规律，解决了科技人员不足、人工识别难以完成大量昆虫识别的难题，而且能够及时的跟踪害虫的生长状态并且通过中央处理模块可对接收到数据信息进行分析，利用有效积温预测法测报害虫的发生期及危害程度，预测害虫蔓延地区，达到提前对预测害虫蔓延地区制定防治的具体措施，从而减少农业生产中的损失，保护正常的农业生态环境；
2、通过对害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，且通过数据处理模块根据提取出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹与所述数据库内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果，可以大大提高害虫识别率。
附图说明
图1为本发明集成柜的结构示意图；
图2为本发明集成柜的内部结构示意图；
图3为本发明集成柜的爆炸图；
图4为本发明的系统组成框图。
图中：1、集成柜；2、连接装置；3、综合控制装置；4、环境检测模块；5、蓄电池；6、本地数据集成装置；7、中央处理模块；8、远程模块；9、透明安装板；10、拍照装置；
11、柜门；12、隔离架；13、集虫槽；14、安装柱；15、遮雨罩；16、撞击屏；17、处理仓；18、接虫框；19、诱集光源；
171、进风口；172、出虫口；173、清扫装置；174、导虫通道；175、红外线杀虫装置；
21、连接框；22、连接槽；23、滑槽；
41、计时器；42、温度传感器；43、湿度传感器；44、气体传感器；45、风速传感器；46、雨量传感器；47、气压传感器；48、光照强度传感器；
71、存储模块；72、数据处理模块；73、数据库。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1-4，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-4中所示的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，包括数据集成柜1、环境检测模块4、本地数据集成装置6、中央处理模块7及远程模块8，其中：
数据集成柜1顶部固定设置有集虫槽13，集虫槽13顶部通过安装柱14与遮雨罩15固定连接，遮雨罩15可对诱集光源19进行保护，能减少雨水、落叶等自然环境的一些干扰物进入数据集成柜1内部，且遮雨罩15底部固定设置有诱集光源19，通过利用昆虫具的趋光特性，可对害虫进行吸引。
诱集光源19采用主波长为365nm、20W黑光灯管，由于大多数趋光性昆虫喜好330—400nm的紫外光波和紫光波，特别是鳞翅目和鞘翅目昆虫对这一波段更敏感，因此，专门采用主波长为365nm的黑光灯管，以便能对大多数害虫进行测报和诱杀。
安装柱14通过连接装置2与撞击屏16活动连接，撞击屏16为透明结构，防止撞击屏16对诱集光源19传导造成影响，撞击屏16为4块且环绕诱集光源19设置，4块撞击屏16能有效承受飞来害虫的撞击。
撞击屏16外侧固定设置有推拉把手，可通过推拉把手可将撞击屏16从安装柱14抽出，方便对撞击屏16进行清洗及维修更换。
遮雨罩15顶部固定设置有综合控制装置3，综合控制装置3可对诱集光源19进行自动调整控制。
集虫槽13输出端与固定设置于集成柜1内部的处理仓17连通，集虫槽13为渐缩型结构，使害虫可自动滑落至处理仓17内，处理仓17为上端开口的中空腔体结构，且处理仓17内壁阵列设置有若干红外线杀虫装置175，红外线杀虫装置175具有杀虫灭菌的效果，可对掉入处理仓17内害虫进行杀虫灭菌，并且红外线杀虫装置175可对处理仓17内部进行除湿，防止雨水进入处理仓17内影响拍照装置10对害虫图像进行采集。
通过红外线杀虫装置175的设置使虫体处理致死率不小于98％，虫体完整率不小于95％，方便后期拍照装置10对害虫图像进行采集。
处理仓17外壁固定设置有清扫装置173，清扫装置173为吹风机，可通过清扫装置173对处理仓17内的虫体进行处理，保证虫体不堆积，且处理仓17外壁对应清扫装置173固定设置有导虫通道174，且导虫通道174输出端活动设置有接虫框18，导虫通道174可将清扫装置173吹出的虫体传输至接虫框18内进行收集。
处理仓17底部固定设置有透明安装板9，且透明安装板9底部固定设置有拍照装置10，拍照装置10为高清全景摄像头，可以对害虫图像进行高清捕捉，在拍照装置10对害虫图像进行获取后，清扫装置173可对处理仓17内的虫体进行处理。
数据集成柜1侧壁固定设置有可对环境气象进行监测的环境检测模块4，环境检测模块4可对当前环境气象进行监测，并将检测信息传输至本地数据集成装置6且数据集成柜1内部固定设置有蓄电池5及本地数据集成装置6。
在本发明中，蓄电池5可与外部电源连接，且蓄电池5可对本地数据集成装置6、环境检测模块4、拍照装置10、清扫装置173、红外线杀虫装置175、诱集光源19及综合控制装置3进行供电。
环境检测模块4及拍照装置10与本地数据集成装置6传输连接，本地数据集成装置6通过无线网与中央处理模块7传输连接，且中央处理模块7通过无线网与远程模块8传输连接。
中央处理模块7内部设置有存储模块71、数据处理模块72及数据库73，数据库73内预存有害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹，存储模块71可对本地数据集成装置6传输至中央处理模块7数据进行存储，且存储模块71可对数据处理模块72输出信息进行存储，数据处理模块72可对本地数据集成装置6传输的害虫图像进行预处理，并对预处理后的害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，且数据处理模块72根据提取出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹与数据库73内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果。
数据处理模块72将匹配结果传输至远程模块8进行显示，远程模块8可对存储模块71存储的信息进行在线查看，并且通过远程模块8可对中央处理模块7传输的数据信息进行自动化分析，利用有效积温预测法测报虫害的发生期及危害程度，预测虫害蔓延地区。
具体的，数据处理模块72对本地数据集成模块传输的害虫图像进行处理，包括以下步骤：A：对害虫图像采用中值滤波处理，对害虫图像采用3*3的中值滤波进行预处理，消除害虫图像中的斑点噪声和椒盐噪声，并对害虫图像进行形态学腐蚀处理，去除多余背景，防止多余背景对害虫识别造成影响。
B：对害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，由于害虫的颜色及花纹具有特别明显的辨识度，所以本发明对害虫颜色特征及害虫花纹特征进行提取，可以大大提高害虫的分辨精度及分辨速度，并对害虫轮廓进行平滑处理，在对在害虫图像进行害虫颜色特征提取及害虫花纹特征提取后，对害虫图像进行灰度化及灰度增强，并采用二值化处理获得数字二值化图像并分割出害虫目标，并对分割出的害虫目标进行轮廓识别并对害虫轮廓进行平滑处理，不仅很好保留了害虫轮廓特征和害虫轮廓细节信息，而且改善了抑制噪声的效果。
在本发明中，图像灰度化采用的平均值法，即将彩色图片灰度化后的灰度值等三原色通道亮度的平均值，获得灰度化图像，并将经图像灰度化后的图像进行灰度增强。
在本发明中，利用GraphCuts算法在经图像灰度化及灰度增强的害虫图像上绘出害虫轮廓并对害虫轮廓进行精确的分割提取。
C：将提前出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹分别与数据库73内预存害虫廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
在本发明中，数据处理模块72将害虫特征与数据库73内预存害虫特征信息进行匹配识别，并得出匹配结果a，且数据处理模块72将害虫轮廓信息与数据库73内预存害虫轮廓信息进行匹配识别，并得出匹配结果b，若匹配结果a及匹配结果b相同，则输出最终匹配结果，若是匹配结果a及匹配结果b不相同，则选取匹配差值最小的匹配结果作为最终匹配结果。
具体的，环境检测模块4包括：计时器41、温度传感器42、湿度传感器43、气体传感器44、风速传感器45、雨量传感器46、气压传感器47和光照强度传感器48。
计时器41用于实时测量采集摄像头采集信息时所处时间，并将环境时间信息传输至远程模块8，由远程模块8进行分析并得出害虫数与环境时间关系。
温度传感器42用于测量采集摄像头所处环境中的大气温度和土壤温度，并将环境大气温度和土壤温度信息传输至远程模块8，由远程模块8进行分析并得出害虫数与大气温度和土壤温度关系。
湿度传感器43用于测量采集摄像头所处环境中的大气湿度和土壤湿度，并将环境大气湿度和土壤湿度信息传输至远程模块8，由远程模块8进行分析并得出害虫数与大气湿度和土壤湿度关系。
风速传感器45用于测量采集摄像头所处环境中的风速、风力和风向，并将环境风速、风力和风向信息传输至远程模块8，由远程模块8进行分析并得出害虫数与风速、风力和风向关系。
雨量传感器46用于测量采集摄像头所处环境中的降雨量，并将环境降雨量信息传输至远程模块8，由远程模块8进行分析并得出害虫数与降雨量关系。
具体的，远程模块8接收中央处理模块7传输的害虫匹配信息及环境气象信息，并对害虫匹配信息及环境气象信息进行分析并显示出害虫数与时间关系、害虫数与温度关系、害虫数与湿度关系、害虫数与风速关系及害虫数与降雨量关系，从而对害虫数量、相对虫口密度、虫情灾害程度进行预测，得到当前环境检测模块4所设区域的虫情预警程度。
具体的，综合控制装置3与诱集光源19电性连接，且综合控制装置3内部设置有雨控模块及光控模块，雨控模块根据外界雨量变化自动控制诱集光源19工作，雨控模块可控制诱集光源19按外界雨量变化进行亮度调节，且光控模块根据外界光线变化自动控制诱集光源19工作，光控模块可控制诱集光源19晚上自动开启，白天自动关闭，并且在夜间工作状态下，不受瞬间强光照射改变工作状态。
具体的，连接装置2包括固定设置于安装柱14的连接框21及固定设置于安装柱14上的连接槽22，且连接框21上下对应设置，连接框21内部上固定设置有滑槽23，滑槽23与撞击屏16相互对应设置，且撞击屏16卡设于滑槽23内，连接槽22与撞击屏16相互对应设置，且连接槽22对撞击屏16进行限位，防止撞击屏16脱离安装柱14。
具体的，数据集成柜1前端铰接设置有柜门11，柜门11方便对数据集成柜1进行开闭，方便后期的维修，且数据集成柜1底部固定设置有隔离架12，隔离架12可起到防水、防潮的作用，对数据集成柜1进行保护。
具体的，处理仓17侧壁对应清扫装置173设置有进风口171，且处理仓17侧壁对应导虫通道174设置有出虫口172。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已；并不用于限制本发明；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明；对于本领域的技术人员来说；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改；或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内；所作的任何修改、等同替换、改进等；均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智慧农业虫害远程自动监控系统，包括数据集成柜(1)、环境检测模块(4)、本地数据集成装置(6)、中央处理模块(7)及远程模块(8)，其特征在于：
所述数据集成柜(1)顶部固定设置有集虫槽(13)，所述集虫槽(13)顶部通过安装柱(14)与遮雨罩(15)固定连接，且所述遮雨罩(15)底部固定设置有诱集光源(19)；
所述安装柱(14)通过连接装置(2)与撞击屏(16)活动连接，且所述遮雨罩(15)顶部固定设置有综合控制装置(3)；
所述集虫槽(13)输出端与固定设置于集成柜(1)内部的处理仓(17)连通，所述处理仓(17)为上端开口的中空腔体结构，且所述处理仓(17)内壁阵列设置有若干红外线杀虫装置(175)；
所述处理仓(17)外壁固定设置有清扫装置(173)，且所述处理仓(17)外壁对应所述清扫装置(173)固定设置有导虫通道(174)，且所述导虫通道(174)输出端活动设置有接虫框(18)；
所述处理仓(17)底部固定设置有透明安装板(9)，且所述透明安装板(9)底部固定设置有拍照装置(10)；
所述数据集成柜(1)侧壁固定设置有可对环境气象进行监测的环境检测模块(4)，且所述数据集成柜(1)内部固定设置有蓄电池(5)及本地数据集成装置(6)；
所述环境检测模块(4)及拍照装置(10)与本地数据集成装置(6)传输连接，所述本地数据集成装置(6)通过无线网与中央处理模块(7)传输连接，且所述中央处理模块(7)通过无线网与远程模块(8)传输连接；
所述中央处理模块(7)内部设置有存储模块(71)、数据处理模块(72)及数据库(73)，所述数据库(73)内预存有害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹，所述存储模块(71)可对本地数据集成装置(6)传输至中央处理模块(7)数据进行存储，且所述存储模块(71)可对数据处理模块(72)输出信息进行存储；
所述数据处理模块(72)可对本地数据集成装置(6)传输的害虫图像进行预处理，并对预处理后的害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，且所述数据处理模块(72)根据提取出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹与所述数据库(73)内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果；
所述数据处理模块(72)将匹配结果传输至远程模块(8)进行显示，所述远程模块(8)可对所述存储模块(71)存储的信息进行在线查看。
2.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述数据处理模块(72)对本地数据集成模块传输的害虫图像进行处理，包括以下步骤：
A：对害虫图像采用中值滤波处理，消除害虫图像中的斑点噪声和椒盐噪声，并对害虫图像进行形态学腐蚀处理，去除多余背景；
B：对害虫图像进行害虫颜色特征提取、害虫花纹特征提取及害虫轮廓花纹提取，并对害虫轮廓进行平滑处理；
C：将提前出的害虫颜色特征、害虫花纹特征及害虫轮廓花纹分别与数据库(73)内预存害虫廓轮廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
3.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述环境检测模块(4)包括：计时器(41)、温度传感器(42)、湿度传感器(43)、气体传感器(44)、风速传感器(45)、雨量传感器(46)、气压传感器(47)和光照强度传感器(48)；
所述计时器(41)用于实时测量所述采集摄像头采集信息时所处时间；
所述温度传感器(42)用于测量所述采集摄像头所处环境中的大气温度和土壤温度；
所述湿度传感器(43)用于测量所述采集摄像头所处环境中的大气湿度和土壤湿度；
所述风速传感器(45)用于测量所述采集摄像头所处环境中的风速、风力和风向；
所述雨量传感器(46)用于测量所述采集摄像头所处环境中的降雨量。
4.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述远程模块(8)接收中央处理模块(7)传输的害虫匹配信息及环境气象信息，并对所述害虫匹配信息及环境气象信息进行分析并显示出害虫数与时间关系、害虫数与温度关系、害虫数与湿度关系、害虫数与风速关系及害虫数与降雨量关系，从而对害虫数量、相对虫口密度、虫情灾害程度进行预测，得到当前环境检测模块(4)所设区域的虫情预警程度。
5.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述综合控制装置(3)与所述诱集光源(19)电性连接，且综合控制装置(3)内部设置有雨控模块及光控模块，
所述雨控模块根据外界雨量变化自动控制诱集光源(19)工作，且所述光控模块根据外界光线变化自动控制诱集光源(19)工作。
6.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述连接装置(2)包括固定设置于安装柱(14)的连接框(21)及固定设置于安装柱(14)上的连接槽(22)，且所述连接框(21)上下对应设置；
所述连接框(21)内部上固定设置有滑槽(23)，所述滑槽(23)与撞击屏(16)相互对应设置，且所述撞击屏(16)卡设于滑槽(23)内；
所述连接槽(22)与撞击屏(16)相互对应设置，且所述连接槽(22)对撞击屏(16)进行限位。
7.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述撞击屏(16)为透明结构，且所述撞击屏(16)外侧固定设置有推拉把手。
8.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述数据集成柜(1)前端铰接设置有柜门(11)，且所述数据集成柜(1)底部固定设置有隔离架(12)。
9.根据权利要求1所述的一种智慧农业虫害远程自动监控系统，其特征在于：所述处理仓(17)侧壁对应所述清扫装置(173)设置有进风口(171)，且所述处理仓(17)侧壁对应所述导虫通道(174)设置有出虫口(172)。
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