CN112790172A - 一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)设置一基于物联网感知控制的田间生态植保系统，(2)通电工作，MCU控制器根据内置程序或远程控制信号，分别控制各单元工作：LED灯与杀虫灯交替工作以引诱田间昆虫靠近、并杀灭；(3)MCU控制器针对性调整LED灯、杀虫灯的工作参数；(4)上超声波雷达与摄像头同步工作对昆虫杀灭过程进行数据采集，MCU控制器调整LED灯、杀虫灯的工作高度。本发明还公开了实施上述方法的基于物联网感知控制的田间生态植保系统。本发明可自动诱捕害虫，对害虫数据进行采集分析，自动识别、计数，自动将采集的害虫数据上传到远程管理平台，不需要人员进行现场操作。

Description

一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法及系统

技术领域

本发明涉及智慧农业技术领域，具体为一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法及系统。

背景技术

我们国人口众多而耕地较少，以世界上7％的可耕地来养育世界上22％的人口，因此，我国必须不断寻求农业的可持续性发展，为此，必须要有加快发展可持续性的智慧农业，其中就保护智慧植保。

目前，在植保领域，大田作物种植过程中，广泛存在着各自化学农药，用来杀灭各种农业害虫，提高农产品的产量。但是，使用农药的不利后果也是较为明显的，一是会导致农业残留，二是被作物吸收，降低了农产品的品质和安全性；三是使用农药的成本较高，而且还容易影响生态平衡，对青蛙、鸟类等害虫的天敌造成误伤。

随着社会的不断发展，科技水平的不断提高，人们对于农产品的品质、安全性、环保性等要求越来越高，因此，采用农药之外的其他植保技术，就变得较为重要。

目前，田间杀虫灯也具有了一定的推广应用，其所带来的经济效益、生态效益和社会效益都非常明显。但是，目前的田间杀虫灯，仅具有无差别的杀虫的作用(对所有进入杀灭范围的昆虫一律杀灭)，而不能对这些昆虫的数量、类型、活动规律进行监控和统计，也不能收集和保存被杀灭昆虫样品，不利于对田间作物进行针对性的管理提供数据和实物支持。

目前由于每台田间杀虫灯的高度固定，其有效防控面积在10-15亩/盏，其安装的多台田间杀虫灯之间没有联系，彼此各自独立工作，不能进行协同防控。

现有田间杀虫灯，不便与远程连接和控制，功能较为单一，高度不可调节，不能根据不同作物、不同活动规律、不同时段的昆虫进行高度、光照强度、频率等参数进行调节，杀虫针对性不好，而且需要人员现场操作，长时间保持强照明状态，功耗较高，往往需要外部电网供电。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种无需外部电网供电，便于远程连接，且功能较多、智能化、高度可调、杀虫效果较好、操作便捷的基于物联网感知控制的田间生态植保方法及系统，通过同步改进控制流程及结构设计，实现基本上不需要人工现场操作，自动化运行，以解决现有技术的田间杀虫灯所存在的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)设置一基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其包括灯柱、支臂、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机；其还包括MCU控制器及与其连接的上超声波雷达、无线信号传输模块、电压调整模块、GPRS模块、LED灯、摄像头、杀虫灯、扬声器、环境传感器；所述电机与MCU控制器连接；

(2)通电工作，MCU控制器根据内置程序或远程控制信号，分别控制上下超声波雷达、无线信号传输模块、电压调整模块、GPRS模块、LED灯、摄像头、杀虫灯、电机、环境传感器工作：

LED灯与杀虫灯交替工作以引诱田间昆虫靠近、并杀灭；LED灯点亮时在大面积范围内吸引昆虫靠近杀虫灯，待昆虫进入杀虫灯的有效工作范围时熄灭，杀虫灯点亮、工作，将昆虫杀灭，然后熄灭；；LED灯再次点亮，吸引昆虫靠近杀虫灯时熄灭，杀虫灯点亮、工作、然后熄灭，如此循环往复；

上超声波雷达与摄像头同步工作对进入其下方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器判断昆虫的数量、种类；

(3)MCU控制器根据判断出的昆虫的数量、种类，针对性调整LED灯、杀虫灯的工作参数，包括点亮、熄灭、频率、色温、光强、脉冲频率和输出电压、输出功率，以提高昆虫杀灭效果并节能；

(4)上超声波雷达与摄像头同步工作对昆虫杀灭过程进行数据采集，MCU控制器根据昆虫杀灭的波动情况控制电机驱动支臂高度调整装置，调整LED灯、杀虫灯的工作高度：当昆虫聚集较多、杀灭速度慢于杀虫灯设定的杀灭速度时，则降低LED灯、杀虫灯的工作高度，缩小LED灯光线覆盖范围；反之，当昆虫聚集较少、杀灭速度高于杀虫灯设定的杀灭速度时，则提高LED灯、杀虫灯的工作高度，扩大LED灯光线覆盖范围。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(11)在灯柱下段还设有一下超声波雷达；

(31)下超声波雷达与摄像头同步工作，对进入其上方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器(20)判断昆虫的数量、种类；

(32)下超声波雷达与上超声波雷达、摄像头同步工作，对进入其设定区域重叠范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器(20)判断已经被杀灭的和未被杀灭的昆虫的数量、种类。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(12)在灯柱上还设有扬声器；

(32)MCU控制器控制扬声器工作，模拟昆虫发声，以引诱昆虫聚集到LED灯与杀虫灯覆盖的区域内，扩大昆虫引诱覆盖的范围。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(13)杀虫灯(32)底部可拆卸式的连接有一漏斗状的昆虫收集盒(33)，其上部开口直径大、下部开口直径小；该昆虫收集盒(33)的上部开口直径大于敞开、并与杀虫灯(32)底部相连接，其上部开口直径大于杀虫灯(32)底部直径；其上部开口的外缘伸出杀虫灯(32)底部之外，其与杀虫灯(32)底部外缘之间形成一个环形开口，其圆心位置设有通孔与杀虫灯(32)腔体相连通；昆虫收集盒(33)的底部开口设有透气网；

(33)MCU控制器(20)控制杀虫灯(32)工作，被杀虫灯(32)电击后的部分昆虫，在重力作用下经昆虫收集盒(33)的环形开口落入到昆虫收集盒(33)内；

(34)昆虫收集盒(33)通过其底部开口的透气网作为空气入口，经其通孔与杀虫灯(32)的腔体连通后形成空气对流通道，将落入)昆虫收集盒(33)的昆虫风干；

(35)需要取出昆虫时，将昆虫收集盒(33)从杀虫灯(32)的底部拆卸下来，通过其通孔及环形开口将其中的昆虫取出。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(14)在灯柱(6)上设置一太阳能发电模块，其包括太阳能电池板(15)及与其电性连接的蓄电池(4)、电压调整模块(23)，该太阳能电池板(15)、蓄电池(4)、电压调整模块(23)分别与MCU控制器(20)电性连接；

(36)MCU控制器(20)控制太阳能电池板(15)、蓄电池(4)、电压调整模块(23)工作，将太阳能电池板(15)的电能经电压调整模块(23)处理后存储到蓄电池(4)内；

(37)MCU控制器(20)控制蓄电池(4)、电压调整模块(23)工作，对LED灯(11)及杀虫灯(32)提供所需的电源电压和电流，以调整LED灯(11)及杀虫灯(32)的工作参数及功耗。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(15)在灯柱(6)上设置一无线信号传输模块(22)、GPRS模块(24)；

(38)MCU控制器(20)控制无线信号传输模块(22)、GPRS模块(24)通过网络连接外部远程控制平台，实现远程数据传输与控制。

一种实现前述方法的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，其包括包括底固定板(1)、灯柱(6)、以及设置在该灯柱(6)上的支臂(10)、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机(26)；灯柱(6)设置在底固定板(1)上，底固定板(1)设置在地基上；其还包括设置在灯柱(6)上的MCU控制器(20)及与该MCU控制器(20)连接的上、下超声波雷达(34、21)、无线信号传输模块(22)、电压调整模块(23)、GPRS模块(24)、LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、扬声器(25、35)、环境传感器；所述电机(26)与MCU控制器(20)连接；所述的LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、环境传感器均设置在支臂(10)上；与该MCU控制器(20)连接各部件均在该MCU控制器(20)控制下工作。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述灯柱(6)的上部固定连接有存放箱(12)，所述存放箱(12)内固定安装有上扬声器(35)、电机(26)；所述支臂高度调整装置包括：灯柱(6)上固定连接有固定环(7)，所述固定环(7)的两侧壁上均固定连接有固定块(8)，所述固定环(7)上设有滑环(9)，且滑环(9)与灯柱(6)滑动连接，所述滑环(9)的侧壁上固定连接有支臂(10)；所述电机(26)的驱动端固定连接有主动轮(27)，所述电机(26)的一侧设有螺纹杆(16)，所述螺纹杆(16)的底端贯穿存放箱(12)和支臂(10)并与固定块(8)转动连接，所述螺纹杆(16)的顶端固定连接有从动轮(29)，所述从动轮(29)通过皮带(28)与主动轮(27)传动连接；电机(26)在MCU控制器(20)的控制下通过正转或者反转，实现对支臂(10)及设置在支臂(10)上的LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、环境传感器工作高度的调节。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述存放箱(12)的上侧设有安装架(14)，所述安装架(14)通过固定柱(13)与存放箱(12)固定连接，所述安装架(14)上固定安装有太阳能电池板(15)。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保灯，其特征在于：所述滑环(9)的侧壁上固定连接有衔接块(17)，所述衔接块(17)上设有导孔，且导孔内匹配设有导杆(18)，所述导杆(18)的顶端与存放箱(12)固定连接，且导杆(18)的底端与固定块(8)固定连接；

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述底固定板(1)的上端面固定连接有安装箱(2)，所述安装箱(2)通过合页转动连接有箱门(3)，所述安装箱(2)内固定连接有蓄电池(4)，所述蓄电池(4)的上侧设有安装板(5)，且安装板(5)与安装箱(2)固定连接，所述安装板(5)的上端面固定连接有MCU控制器(20)，所述MCU控制器(20)的一侧固定设有下超声波雷达(21)，所述下超声波雷达(21)的一侧固定设有无线信号传输模块(22)，MCU控制器(20)的另一侧固定设有电压调整模块(23)，所述电压调整模块(23)的一侧固定设有GPRS模块(24)，所述GPRS模块(24)的一侧固定设有下扬声器(25)。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保灯，其特征在于：所述安装箱(2)的两侧壁均设有一组透气口，且透气口的一侧均设有挡板(19)，所述挡板(19)均与安装箱(2)的侧壁固定连接，且挡板(19)倾斜设置；所述箱门(3)的侧壁上设有拉块(30)，所述拉块(30)的外表面设有防滑纹。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法及系统，具备以下有益效果：

1、本发明提供的方法及系统，可自动诱捕害虫，对害虫数据进行采集分析，自动识别、计数，并可自动将拍摄的害虫数据上传到远程管理平台，基本上不需要人员进行现场操作。其通过超声波雷达、摄像头以及环境传感器的协同工作，实时对田间生态环境进行智能化感知，特别是对于昆虫数量、类型、活动规律进行感知，并且根据感知到的情况调整LED灯、杀虫灯、扬声器的工作参数，使其能够高效完成该田间环境下的昆虫等生态感知、判断和杀灭的工作，并且同时实现节能的目标；在不连接外部电源、依靠自身携带太阳能发电的情况下，完成连续多天的生态感知、杀灭等工作，降低农药使用量，提升农产品的安全性和品质；

2、本发明提供的方法及系统，通过MCU控制器内置程序及外部远程控制，可以远程进行生态感知和杀灭工作，基本上无需人工现场工作；而且可以集群管理，大大方便构建智能农业云系统，减少人工成本；其无需外部电网供电，便于远程连接，且功能较多、智能化、高度可调、杀虫效果较好、操作便捷，通过同步改进控制流程及结构设计，实现基本上不需要人工现场操作，自动化运行，解决了现有技术的田间杀虫灯所存在的技术问题。

3、本发明提供的方法及系统，通过光、声结合的方法，可大幅提高对昆区的诱杀效果，提高可诱杀昆虫的种类和数量，并且大幅扩大单个设备的有效覆盖面积；通过测试表面，本发明提供的方法及系统，单台设备可以有效覆盖20-30亩农田(开阔地带)，是现有技术的一倍以上；而且可诱杀的昆虫数量、种类，均多于现有技术的杀虫灯。

4、本发明提供的方法及系统，通过电机、螺纹杆、支臂和固定块，可以根据感知到的情况自动调节LED灯、杀虫灯及传感器等的工作高度，并且可以调整其工作参数，以提高杀虫和节能效果，且方便进行智能化远程数据采集和远程控制。

5、本发明提供的方法及系统，通过上、下超声波雷达，摄像头，无线信号传输模块和电压调整模块等，当昆虫进入设定的感知范围时，能够进行智能化感知，提高或降低杀虫灯的工作电压，从而提高或者降低LED灯、杀虫灯的照明强度；没有感知到昆虫是可设置仅有超声波雷达工作而其他模块或部件不工作，使用低功耗进行工作，以节约电能，实现在无外接电源的情况下，依靠自身太阳能发电系统即可长期、正常工作。

6、本发明提供的方法及系统，MCU控制器通过上、下超声波雷达、摄像头采集的数据，可以实时、自动识别昆虫的数量、类型，即可以实现智能计数和虫情测报，能够针对于草地贪夜蛾和白背飞虱等迁飞性害虫进行自动识别，结合2000万高清摄像头，可以将害虫信息以图像或视频的形式进行采集本地化分析，也可以进一步上传至智慧云平台，方便管理人员开展进一步的分析与研究，进行大区域的判断和预警分析。

7.本发明提供的方法及系统，通过物联网感知技术与智能化分析识别技术相结合，可广泛应用于智能、环保、集群化的智慧农业远程平台的基础设施建设，提升农业生产特别是田间管理的智能化水平。

附图说明

图1为本发明实施例基于物联网感知控制的田间生态植保系统的整体外形立体结构示意图；

图2为本发明图1中A处的放大图；

图3为本发明实施例基于物联网感知控制的田间生态植保系统存放箱的内部结构示意图；

图4为本发明实施例基于物联网感知控制的田间生态植保系统的部分结构侧视图；

图5为本发明实施例基于物联网感知控制的田间生态植保系统的模块组成结构示意图。

图中：1、底固定板；2、安装箱；3、箱门；4、蓄电池；5、安装板；6、灯柱；7、固定环；8、固定块；9、滑环；10、支臂；11、LED灯；12、存放箱；13、固定柱；14、安装架；15、太阳能电池板；16、螺纹杆；17、衔接块；18、导杆；19、挡板；20、MCU控制器；21、下超声波雷达；22、无线信号传输模块；23、电压调整模块；24、GPRS模块；25、下扬声器；26、电机；27、主动轮；28、皮带；29、从动轮；30、拉块；31：摄像头；32：杀虫灯；33：昆虫收集盒；34：上超声波雷达；35：上扬声器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例

请参阅图1-5，本发明提供以的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其包括如下步骤：

(1)设置一基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其包括灯柱6、支臂10、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机26；其还包括MCU控制器20及与其连接的上超声波雷达34、无线信号传输模块22、电压调整模块23、GPRS模块24、LED灯11、摄像头31、杀虫灯32、扬声器25、环境传感器(附图未示出，设置在LED灯罩外侧)；所述电机26与MCU控制器20连接；

(2)通电工作，MCU控制器20根据内置程序或远程控制信号，分别控制上超声波雷达34、无线信号传输模块22、电压调整模块23、GPRS模块24、LED灯11、摄像头31(设置在LED灯罩内)、杀虫灯32、电机26、环境传感器工作：

LED灯11与杀虫灯32交替工作以引诱田间昆虫靠近、并杀灭；上超声波雷达34向其下方区域发射超声波，感知昆虫信息；

具体步骤是：LED灯点亮时在大面积范围内吸引昆虫靠近杀虫灯，待昆虫进入杀虫灯的有效工作范围时熄灭，杀虫灯点亮、工作，将昆虫杀灭，然后熄灭；；LED灯再次点亮，吸引昆虫靠近杀虫灯时熄灭，杀虫灯点亮、工作、然后熄灭，如此循环往复；

上超声波雷达34与摄像头31同步工作对进入其下方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器20判断昆虫的数量、种类；其中，上超声波雷达34获取非光学的昆虫成像信息及数量信息，摄像头31获取光学的昆虫成像信息及数量信息，供MCU控制器20或远程平台做交叉分析；

(3)MCU控制器20根据交叉判断出的昆虫的数量、种类，针对性调整LED灯11、杀虫灯32的工作参数，包括点亮、熄灭、频率、色温、光强、脉冲频率和输出电压、输出功率，以提高昆虫杀灭效果并节能，提高续航时间；

(4)上超声波雷达34与摄像头31同步工作对昆虫杀灭过程进行数据采集，MCU控制器20根据昆虫杀灭的波动情况控制电机26驱动支臂高度调整装置，调整LED灯11、杀虫灯32的工作高度：当昆虫聚集较多、杀灭速度慢于杀虫灯32设定的杀灭速度时，则降低LED灯11、杀虫灯32的工作高度，缩小LED灯11光线诱捕的覆盖范围；反之，当昆虫聚集较少、杀灭速度高于杀虫灯32设定的杀灭速度时，则提高LED灯11、杀虫灯32的工作高度，扩大LED灯11光线诱捕覆盖范围。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其还包括如下步骤：

(11)在灯柱6下段还设有一下超声波雷达21；下超声波雷达21向其上方区域发射超声波，感知昆区信息；

(31)MCU控制器20控制下超声波雷达21与摄像头31同步工作，对进入其上方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器20交叉判断昆虫的数量、种类；

(32)下超声波雷达21与上超声波雷达34、摄像头31同步工作，分别对进入其设定区域重叠范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器20，供其交叉判断已经被杀灭的和未被杀灭的昆虫的数量、种类。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其还包括如下步骤：

(12)在灯柱6上还设有扬声器25、35；

(32)MCU控制器20控制扬声器25、35工作，模拟昆虫发声，以引诱昆虫聚集到LED灯11与杀虫灯32覆盖的区域内，扩大昆虫引诱覆盖的范围。

通过上下扬声器25、35可分别模拟不同的昆虫发声以及发声的位置(空中或者地面)，模拟昆虫在种内个体间的召唤、聚集、求偶等声效，以提高诱捕效率和效果，扩大诱捕的昆虫种类，使声音敏感型的昆虫也可以被诱捕。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其还包括如下步骤：

(13)杀虫灯32底部可拆卸式的连接有一漏斗状的昆虫收集盒33，其上部开口直径大、下部开口直径小；该昆虫收集盒33的上部开口直径大于敞开、并与杀虫灯32底部相连接，其上部开口直径大于杀虫灯32底部直径；其上部开口的外缘伸出杀虫灯32底部之外，其与杀虫灯32底部外缘之间形成一个环形开口，其圆心位置设有通孔与杀虫灯32腔体相连通；昆虫收集盒33的底部开口设有透气网；该昆虫收集盒的侧壁采用塑料或者金属等表面光滑的材料制成，且为较陡的斜坡设计，避免进入到昆虫收集盒的昆虫爬出；

(33)MCU控制器20控制杀虫灯32工作，被杀虫灯32电击后的部分昆虫，在重力作用下经昆虫收集盒33的环形开口落入到昆虫收集盒33内；

(34)昆虫收集盒33通过其底部开口的透气网作为空气入口，经其通孔与杀虫灯32的腔体连通后形成空气对流通道，将落入昆虫收集盒33的昆虫风干；昆虫收集盒33的底部开口不是水平，具有一定的斜角，以便于空气进入内部；

(35)需要取出昆虫时，将昆虫收集盒33从杀虫灯32的底部拆卸下来，通过其通孔及环形开口将其中的昆虫取出。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其还包括如下步骤：

(14)在灯柱6上设置一太阳能发电模块，为系统提供本地化、离线电源，因而无需外接电源、便于安装和维护，其包括太阳能电池板15及与其电性连接的蓄电池4、电压调整模块23，该太阳能电池板15、蓄电池4、电压调整模块23分别与MCU控制器20电性连接；

(36)MCU控制器20控制太阳能电池板15、蓄电池4、电压调整模块23工作，将太阳能电池板15的电能经电压调整模块23处理后存储到蓄电池4内；

(37)MCU控制器20控制蓄电池4、电压调整模块23工作，对LED灯11及杀虫灯32提供所需的电源电压和电流，以调整LED灯11及杀虫灯32的工作参数及功耗。

所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其还包括如下步骤：

(15)在灯柱6上设置一无线信号传输模块22、GPRS模块24；

(38)MCU控制器20控制无线信号传输模块22、GPRS模块24通过网络连接外部远程控制平台，实现远程数据传输与控制。

一种实现前述方法的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其包括包括底固定板1、灯柱6、以及设置在该灯柱6上的支臂10、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机26；灯柱6设置在底固定板1上，底固定板1设置在地基上；其还包括设置在灯柱6上的MCU控制器20及与该MCU控制器20连接的上、下超声波雷达34、21、无线信号传输模块22、电压调整模块23、GPRS模块24、LED灯11、摄像头31、杀虫灯32、扬声器25、35、环境传感器；所述电机26与MCU控制器20连接；所述的LED灯11、摄像头31、杀虫灯32、环境传感器均设置在支臂10上；与该MCU控制器20连接各部件均在该MCU控制器20控制下工作。

所述灯柱6的上部固定连接有存放箱12，所述存放箱12内固定安装有上扬声器(35)、电机26；所述支臂高度调整装置包括：灯柱6上固定连接有固定环7，所述固定环7的两侧壁上均固定连接有固定块8，所述固定环7上设有滑环9，且滑环9与灯柱6滑动连接，所述滑环9的侧壁上固定连接有支臂10；所述电机26的驱动端固定连接有主动轮27，所述电机26的一侧设有螺纹杆16，所述螺纹杆16的底端贯穿存放箱12和支臂10并与固定块8转动连接，所述螺纹杆16的顶端固定连接有从动轮29，所述从动轮29通过皮带(28)与主动轮27传动连接；电机26在MCU控制器20的控制下通过正转或者反转，实现对支臂10及设置在支臂10上的LED灯11、摄像头31、杀虫灯32、环境传感器工作高度的调节。

所述存放箱12的上侧设有安装架14，所述安装架14通过固定柱13与存放箱12固定连接，所述安装架14上固定安装有太阳能电池板15。

所述滑环9的侧壁上固定连接有衔接块17，所述衔接块17上设有导孔，且导孔内匹配设有导杆18，所述导杆18的顶端与存放箱12固定连接，且导杆18的底端与固定块8固定连接；

所述底固定板1的上端面固定连接有安装箱2，所述安装箱2通过合页转动连接有箱门3，所述安装(2内固定连接有蓄电池4，所述蓄电池4的上侧设有安装板5，且安装板5与安装箱2固定连接，所述安装板5的上端面固定连接有MCU控制器20，所述MCU控制器20的一侧固定设有下超声波雷达21，所述下超声波雷达21的一侧固定设有无线信号传输模块22，MCU控制器20的另一侧固定设有电压调整模块23，所述电压调整模块23的一侧固定设有GPRS模块24，所述GPRS模块24的一侧固定设有下扬声器25。

所述安装箱2的两侧壁均设有一组透气口，且透气口的一侧均设有挡板19，所述挡板19均与安装箱2的侧壁固定连接，且挡板19倾斜设置；所述箱门3的侧壁上设有拉块30，所述拉块30的外表面设有防滑纹。

具体的，本发明提供实施例提供的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其包括安装在地基上的底固定板1，底固定板1的上端面固定连接有安装箱2，安装箱2通过合页转动连接有箱门3，安装箱2内固定连接有蓄电池4，蓄电池4的上侧设有安装板5，且安装板5与安装箱2固定连接，安装板5的上端面固定连接有MCU控制器20，MCU控制器20的一侧固定设有下超声波雷达21，下超声波雷达21的一侧固定设有无线信号传输模块22，MCU控制器20的另一侧固定设有电压调整模块23，电压调整模块23的一侧固定设有GPRS模块24，GPRS模块24的一侧固定设有扬声器25，安装箱2的上端面固定连接有灯柱6，灯柱6上固定连接有固定环7，固定环7的两侧壁上均固定连接有固定块8，固定环7上设有滑环9，且滑环9与灯柱6滑动连接，滑环9的侧壁上固定连接有支臂10，支臂10远离滑环9的一端固定安装有LED灯11，灯柱6的顶端固定连接有存放箱12，存放箱12内固定安装有电机26，电机26的驱动端固定连接有主动轮27，电机26的一侧设有螺纹杆16，螺纹杆16的底端贯穿存放箱12和支臂10并与固定块8转动连接，螺纹杆16的顶端固定连接有从动轮29，从动轮29通过皮带28与主动轮27传动连接，存放箱12的上侧设有安装架14，安装架14通过固定柱13与存放箱12固定连接，安装架14内固定安装有太阳能电池板15。

本实施方案中，箱门3方便对安装箱2进行密封，方便检修人员进行检修，蓄电池4方便将太阳能电池板15转化的电能进行储存，MCU控制器20方便进行智能化控制，MCU控制器20具体可以采用瑞萨电子RA系列微控制器，例如RA4 Cortex-M4等。上、下超声波雷达的型号为AJ-SR04M，超声波雷达能够对昆虫进行非光学成像和数量检测，当昆虫靠近时可自动感知，而且功耗低，可以长期待机；无线信号传输模块22为UWB或ZIGBEE无线模块，方便进行信号的传输，方便平台与田间生态植保系统进行交互，电压调整模块23的型号为XL6009DC-DC，方便对电压进行调节；GPRS模块24的型号为NEO-6M，方便将田间生态植保灯的位置信息进行传输，扬声器一个为高频、一个为中低频，以模拟出多种昆虫的声音；滑环9方便进行上下滑动，从而能够使LED灯11及其关联设备的高度进行改变，从而能够适应不同的生态环境；电机26的驱动端能够驱动主动轮27进行转动，主动轮27通过皮带28能够带动从动轮29进行转动，从而能够使螺纹杆16进行转动，螺纹杆16的转动能够使支臂10进行移动，从而方便对LED灯11的高度进行调节，太阳能电池板15可将太阳能转化为电能，能够充分利用可再生能源，便于安装维护。

具体的，滑环9的侧壁上固定连接有衔接块17，衔接块17上设有导孔，且导孔内匹配设有导杆18，导杆18的顶端与存放箱12固定连接，且导杆18的底端与固定块8固定连接。

本实施例中，导杆18能够使滑环9稳定的上下滑动，能够提高LED灯11的稳定性，从而能够提高田间生态植保灯的稳定性。

具体的，安装箱2的两侧壁均设有一组透气口，且透气口的一侧均设有挡板19，挡板19均与安装箱2的侧壁固定连接，且挡板19倾斜设置。

本实施例中，透气口方便进行散热，避免热量聚集在安装箱2内的内部，同时还方便进行信号的传输与监测。

具体的，箱门3的侧壁上设有拉块30，拉块30的外表面设有防滑纹。

本实施例中，拉块30方便检修人员将箱门3进行打开和关闭，方便检修人员进行操作，防滑纹能够提高检修人员手部的摩擦力。

本实施例中，超声波雷达、无线信号传输模块22、GPRS模块24、扬声器和电机均与MCU控制器20电性连接，方便进行智能化控制，通过感知到的数据调整各模块或部件的工作参数和工作状态，避免电源的浪费，提高续航能力。

本实施例中，太阳能电池板15与蓄电池4电性连接，太阳能电池板15可将太阳能转化为电能储存在蓄电池4内，能够利用本地化可再生资源，符合节能环保的理念。

本发明提供的方法及系统，从经济效益方面来看，其田间杀虫的诱杀范围大，杀虫效果好，而且使用范围广，川区、山区；农作物、粮田、果林、蔬菜均可应用。而且它使用寿命长，经济实惠，通常是一次投入，长年受益，而且杀虫灯夜晚自动亮灯、关灯，无需人工操作，减少人工费用，节省大量农药的费用，因此其经济效益较好。从生态效益方面来看，本发明杀虫灯及扬声器可以根据害虫的习性而针对性设计，高压脉冲电击杀昆虫属物理方法，害虫不会产生抗性，而且保护了害虫天敌，维持了生态的平衡。从社会效益方面看，本发明是利用太阳能光伏杀虫的一种环保新技术，清洁、安全、无污染，是典型的环保型能源，符合现代社会发展的趋势。同时田间杀虫系统对人畜无危险，减少了农药残留，提高了农副产品的价值，对于当前农业的发展也有非常大的好处。

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 (12)

1.一种基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)设置一基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其包括灯柱(6)、支臂(10)、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机(26)；其还包括MCU控制器(20)及与其连接的上超声波雷达(34)、无线信号传输模块(22)、电压调整模块(23)、GPRS模块(24)、LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、扬声器(25)、环境传感器；所述电机(26)与MCU控制器(20)连接；

(2)通电工作，MCU控制器(20)根据内置程序或远程控制信号，分别控制上超声波雷达(34)、无线信号传输模块(22)、电压调整模块(23)、GPRS模块(24)、LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、电机(26)、环境传感器工作：

LED灯(11)与杀虫灯(32)交替工作以引诱田间昆虫靠近、并杀灭；

上超声波雷达(34)与摄像头(31)同步工作对进入其下方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器(20)判断昆虫的数量、种类；

(3)MCU控制器(20)根据判断出的昆虫的数量、种类，针对性调整LED灯(11)、杀虫灯(32)的工作参数，包括频率、色温、光强、脉冲频率和输出电压、输出功率，以提高昆虫杀灭效果并节能；

(4)上超声波雷达(34)与摄像头(31)同步工作对昆虫杀灭过程进行数据采集，MCU控制器(20)根据昆虫杀灭的波动情况控制电机(26)驱动支臂高度调整装置，调整LED灯(11)、杀虫灯(32)的工作高度：当昆虫聚集较多、杀灭速度慢于杀虫灯(32)设定的杀灭速度时，则降低LED灯(11)、杀虫灯(32)的工作高度，缩小LED灯(11)光线覆盖范围；反之，当昆虫聚集较少、杀灭速度高于杀虫灯(32)设定的杀灭速度时，则提高LED灯(11)、杀虫灯(32)的工作高度，扩大LED灯(11)光线覆盖范围。

2.根据权利要求1所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(11)在灯柱(6)下段还设有一下超声波雷达(21)；

(31)下超声波雷达(21)与摄像头(31)同步工作，对进入其上方设定区域范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器(20)判断昆虫的数量、种类；

(32)下超声波雷达(21)与上超声波雷达(34)、摄像头(31)同步工作，对进入其设定区域重叠范围内的昆虫成像、拍照、摄像，并将采集的数据发送给MCU控制器(20)判断已经被杀灭的和未被杀灭的昆虫的数量、种类。

3.根据权利要求1所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(12)在灯柱(6)上还设有扬声器(25、35)；

(32)MCU控制器(20)控制扬声器(25、35)工作，模拟昆虫发声，以引诱昆虫聚集到LED灯(11)与杀虫灯(32)覆盖的区域内，扩大昆虫引诱覆盖的范围。

4.根据权利要求1所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(13)杀虫灯(32)底部可拆卸式的连接有一漏斗状的昆虫收集盒(33)，其上部开口直径大、下部开口直径小；该昆虫收集盒(33)的上部开口直径大于敞开、并与杀虫灯(32)底部相连接，其上部开口直径大于杀虫灯(32)底部直径；其上部开口的外缘伸出杀虫灯(32)底部之外，其与杀虫灯(32)底部外缘之间形成一个环形开口，其圆心位置设有通孔与杀虫灯(32)腔体相连通；昆虫收集盒(33)的底部开口设有透气网；

(33)MCU控制器(20)控制杀虫灯(32)工作，被杀虫灯(32)电击后的部分昆虫，在重力作用下经昆虫收集盒(33)的环形开口落入到昆虫收集盒(33)内；

(34)昆虫收集盒(33)通过其底部开口的透气网作为空气入口，经其通孔与杀虫灯(32)的腔体连通后形成空气对流通道，将落入)昆虫收集盒(33)的昆虫风干；

(35)需要取出昆虫时，将昆虫收集盒(33)从杀虫灯(32)的底部拆卸下来，通过其通孔及环形开口将其中的昆虫取出。

5.根据权利要求1所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(14)在灯柱(6)上设置一太阳能发电模块，其包括太阳能电池板(15)及与其电性连接的蓄电池(4)、电压调整模块(23)，该太阳能电池板(15)、蓄电池(4)、电压调整模块(23)分别与MCU控制器(20)电性连接；

(36)MCU控制器(20)控制太阳能电池板(15)、蓄电池(4)、电压调整模块(23)工作，将太阳能电池板(15)的电能经电压调整模块(23)处理后存储到蓄电池(4)内；

(37)MCU控制器(20)控制蓄电池(4)、电压调整模块(23)工作，对LED灯(11)及杀虫灯(32)提供所需的电源电压和电流，以调整LED灯(11)及杀虫灯(32)的工作参数及功耗。

6.根据权利要求1所述的基于物联网感知控制的田间生态植保方法，其特征在于，其还包括如下步骤：

(15)在灯柱(6)上设置一无线信号传输模块(22)、GPRS模块(24)；

(38)MCU控制器(20)控制无线信号传输模块(22)、GPRS模块(24)通过网络连接外部远程控制平台，实现远程数据传输与控制。

7.一种实现权利要求1-6之一所述方法的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，其包括包括底固定板(1)、灯柱(6)、以及设置在该灯柱(6)上的支臂(10)、支臂高度调整装置，该调整装置包括电机(26)；灯柱(6)设置在底固定板(1)上，底固定板(1)设置在地基上；其还包括设置在灯柱(6)上的MCU控制器(20)及与该MCU控制器(20)连接的上超声波雷达(34)、无线信号传输模块(22)、电压调整模块(23)、GPRS模块(24)、LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、扬声器(25、35)、环境传感器；所述电机(26)与MCU控制器(20)连接；所述的LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、环境传感器均设置在支臂(10)上；与该MCU控制器(20)连接各部件均在该MCU控制器(20)控制下工作。

8.根据权利要求7所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述灯柱(6)的上部固定连接有存放箱(12)，所述存放箱(12)内固定安装有上扬声器(35)、电机(26)；所述支臂高度调整装置包括：灯柱(6)上固定连接有固定环(7)，所述固定环(7)的两侧壁上均固定连接有固定块(8)，所述固定环(7)上设有滑环(9)，且滑环(9)与灯柱(6)滑动连接，所述滑环(9)的侧壁上固定连接有支臂(10)；所述电机(26)的驱动端固定连接有主动轮(27)，所述电机(26)的一侧设有螺纹杆(16)，所述螺纹杆(16)的底端贯穿存放箱(12)和支臂(10)并与固定块(8)转动连接，所述螺纹杆(16)的顶端固定连接有从动轮(29)，所述从动轮(29)通过皮带(28)与主动轮(27)传动连接；电机(26)在MCU控制器(20)的控制下通过正转或者反转，实现对支臂(10)及设置在支臂(10)上的LED灯(11)、摄像头(31)、杀虫灯(32)、环境传感器工作高度的调节。

9.根据权利要求8所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述存放箱(12)的上侧设有安装架(14)，所述安装架(14)通过固定柱(13)与存放箱(12)固定连接，所述安装架(14)上固定安装有太阳能电池板(15)。

10.根据权利要求8所述的基于物联网感知控制的田间生态植保灯，其特征在于：所述滑环(9)的侧壁上固定连接有衔接块(17)，所述衔接块(17)上设有导孔，且导孔内匹配设有导杆(18)，所述导杆(18)的顶端与存放箱(12)固定连接，且导杆(18)的底端与固定块(8)固定连接。

11.根据权利要求7所述的基于物联网感知控制的田间生态植保系统，其特征在于，所述底固定板(1)的上端面固定连接有安装箱(2)，所述安装箱(2)通过合页转动连接有箱门(3)，所述安装箱(2)内固定连接有蓄电池(4)，所述蓄电池(4)的上侧设有安装板(5)，且安装板(5)与安装箱(2)固定连接，所述安装板(5)的上端面固定连接有MCU控制器(20)，所述MCU控制器(20)的一侧固定设有下超声波雷达(21)，所述下超声波雷达(21)的一侧固定设有无线信号传输模块(22)，MCU控制器(20)的另一侧固定设有电压调整模块(23)，所述电压调整模块(23)的一侧固定设有GPRS模块(24)，所述GPRS模块(24)的一侧固定设有下扬声器(25)。

12.根据权利要求11所述的基于物联网感知控制的田间生态植保灯，其特征在于：所述安装箱(2)的两侧壁均设有一组透气口，且透气口的一侧均设有挡板(19)，所述挡板(19)均与安装箱(2)的侧壁固定连接，且挡板(19)倾斜设置；所述箱门(3)的侧壁上设有拉块(30)，所述拉块(30)的外表面设有防滑纹。

Images