CN113050473A - 一种智慧农业用虫情远程监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧农业用虫情远程监控系统，包括固定底座、环境检测模块、采集摄像头，其中：所述固定底座顶部固定设置有立杆，所述立杆顶部固定设置有固定盘，且所述固定盘两侧对应设置有安装座，所述安装座底部固定设置有摄像头，且所述摄像头两侧相互对应设置，所述摄像头可对当前环境信息进行采集，本发明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，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。
Description
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用虫情远程监控系统。
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用虫情远程监控系统，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：一种智慧农业用虫情远程监控系统，包括固定底座、环境检测模块、采集摄像头，其中：
所述固定底座底部可拆卸设置有固定装置，且所述固定底座顶部固定设置有立杆；
所述立杆顶部固定设置有固定盘，且所述固定盘两侧对应设置有安装座；
所述安装座底部固定设置有摄像头，且所述摄像头两侧相互对应设置，所述摄像头可对当前环境信息进行采集；
所述安装座顶部固定设置有环境检测模块，且所述环境检测模块可对当前环境气象进行监测；
所述固定盘顶部固定设置有采集摄像头，且所述采集摄像头可对害虫图像进行获取；
所述固定盘顶部环绕所述采集摄像头阵列设置有若干诱虫灯，且所述采集摄像头顶部固定设置有遮雨罩；
所述立杆上固定设置有供电模块及本地数据集成模块，且所述摄像头、采集摄像头及环境检测模块与本地数据集成模块之间通过串口连接进行信息传输；
所述本地数据集成模块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固定设置有存储模块、数据处理模块及数据库，所述数据库内预存有害虫特征信息及害虫轮廓信息，所述存储模块可对本地数据集成模块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模块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特征提取及害虫轮廓提取，且所述数据处理模块根据提取出的害虫特征及害虫轮廓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，所述害虫图像按照30帧每秒的采样速度对采集摄像头获取视频中的帧图像进行读取。
优选的，所述数据处理模块可对本地数据集成模块传输的害虫图像进行处理，包括：
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特征提取及害虫轮廓提取，并对害虫轮廓进行平滑处理；
C：将害虫图像及害虫特征分别与数据库内预存害虫特征信息及害虫轮廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
优选的，所述害虫特征包括害虫颜色特征及害虫花纹特征。
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，所述采集摄像头为360度高清全景摄像头，且所述采集摄像头外部固定设置有保护罩，所述保护罩为透明罩。
优选的，所述供电系统包括固定设置于遮雨罩顶部的太阳能板及固定设置于立杆的蓄电池，且所述太阳能板输出端与所述蓄电池输入端电性连接。
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，所述固定装置包括，设置于所述固定底座底部的固定孔及与固定孔可拆卸连接的固定钎，所述螺纹孔内壁固定设置有内螺纹，且所述固定钎顶部外壁设置有与内螺纹相匹配的外螺纹，所述固定钎可通过外螺纹与内螺纹连接，且所述固定钎底部向外延伸设置有固定尖头。
本发明的技术效果和优点：该智慧农业用虫情远程监控系统，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，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。
附图说明
图1为本发明的具体结构示意图；
图2为本发明本地数据集成模块的具体结构示意图；
图3为本发明固定装置的具体结构示意图；
图4为本发明的系统组成框图。
图中：1、固定底座；2、立杆；3、固定装置；4、供电模块；5、摄像头；6、环境检测模块；7、采集摄像头；8、本地数据集成模块；9、中央处理模块；10、远程模块；
11、固定盘；12、安装座；13、诱虫灯；14、遮雨罩；
31、固定孔；32、固定钎；33、内螺纹；34、外螺纹；35、固定尖头；
41、太阳能板；42、蓄电池；
61、计时器；62、温度传感器；63、湿度传感器；64、气体传感器；65、风速传感器；66、雨量传感器；67、气压传感器；68、光照强度传感器；
91、存储模块；92、数据处理模块；93、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用虫情远程监控系统，包括固定底座1、环境检测模块6、采集摄像头7，其中：
所述固定底座1底部可拆卸设置有固定装置3，且所述固定底座1顶部固定设置有立杆2，通过固定装置3的设置，可方便对立杆2进行安装。
所述立杆2顶部固定设置有固定盘11，且所述固定盘11两侧对应设置有安装座12，所述安装座12底部固定设置有摄像头5，且所述摄像头5两侧相互对应设置，所述摄像头5可对当前环境信息进行采集，通过在安装座12底部对称设置摄像头5，具有更广泛的监测范围，便于数据图像进行多角度获取。
所述安装座12顶部固定设置有环境检测模块6，且所述环境检测模块6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模块8。
所述固定盘11顶部固定设置有采集摄像头7，且所述采集摄像头7可对害虫图像进行获取。
所述固定盘11顶部环绕所述采集摄像头7阵列设置有若干诱虫灯13，诱虫灯13采用紫外线灯管，利用紫外光对昆虫具有激发较强的趋光特性，对害虫进行吸引，通过设置诱虫灯13对害虫进行吸引，可方便采集摄像头7对害虫图像进行获取。
在本发明中，工作人员可根据需要在诱虫灯13的外侧环绕设置电网，电网可对靠近诱虫灯13的害虫进行灭杀，电网可采用直径2.0mm的不锈钢丝，耐腐蚀。
所述采集摄像头7顶部固定设置有遮雨罩14，遮雨罩14可对摄像头5及诱虫灯13进行保护。
所述立杆2上固定设置有供电模块4及本地数据集成模块8，且所述摄像头5、采集摄像头7及环境检测模块6与本地数据集成模块8之间通过串口连接进行信息传输，所述本地数据集成模块8通过无线网与中央处理模块9传输连接，且所述中央处理模块9通过无线网与远程模块10传输连接。
所述中央处理模块9内部固定设置有存储模块91、数据处理模块92及数据库93，所述数据库93内预存有害虫特征信息及害虫轮廓信息，所述存储模块91可对本地数据集成模块8传输至中央处理模块9数据进行存储，且所述存储模块91可对数据处理模块92输出信息进行存储；
所述数据处理模块92可对本地数据集成模块8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特征提取及害虫轮廓提取，且所述数据处理模块92根据提取出的害虫特征及害虫轮廓与所述数据库93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92将匹配结果传输至远程模块10进行显示，所述远程模块10可对所述存储模块91存储的信息进行在线查看，并且通过远程模块10可对接收到数据信息后进行自动化分析，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。
具体的，所述害虫图像按照30帧每秒的采样速度对采集摄像头7获取视频中的帧图像进行读取，并对各个单帧图片进行分析，挑选出清晰度最高的图片进行害虫识别。
具体的，所述数据处理模块92可对本地数据集成模块8传输的害虫图像进行处理，包括：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特征提取，在对在害虫图像进行特征提取后，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Graph Cuts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：将害虫图像及害虫特征分别与数据库93内预存害虫特征信息及害虫轮廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
在本发明中，数据处理模块92将害虫特征与数据库93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92将害虫轮廓信息与数据库93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，所述害虫特征包括害虫颜色特征及害虫花纹特征，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。
具体的，所述环境检测模块6包括：计时器61、温度传感器62、湿度传感器63、气体传感器64、风速传感器65、雨量传感器66、气压传感器67和光照强度传感器68。
所述计时器61用于实时测量所述采集摄像头7采集信息时所处时间，并将环境时间信息传输至远程模块10，由远程模块10进行分析并得出害虫数与环境时间关系。
所述温度传感器62用于测量所述采集摄像头7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10，由远程模块10进行分析并得出害虫数与大气温度和土壤温度关系。
所述湿度传感器63用于测量所述采集摄像头7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10，由远程模块10进行分析并得出害虫数与大气湿度和土壤湿度关系。
所述风速传感器65用于测量所述采集摄像头7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10，由远程模块10进行分析并得出害虫数与风速、风力和风向关系。
所述雨量传感器66用于测量所述采集摄像头7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10，由远程模块10进行分析并得出害虫数与降雨量关系。
远程模块10接收中央处理模块9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
具体的，所述采集摄像头7为360度高清全景摄像头5，可以对360度害虫图像进行高清捕捉且所述采集摄像头7外部固定设置有保护罩，所述保护罩为透明罩，通过透明保护罩的设置，当雨雪天气等比较恶劣的天气时，防护罩可以对采集摄像头7进行保护，也便于在不拆卸防护罩的情况下观察采集摄像头7的损完好度。
具体的，所述供电系统包括固定设置于遮雨罩14顶部的太阳能板41及固定设置于立杆2的蓄电池42，且所述太阳能板41输出端与所述蓄电池42输入端电性连接，太阳能板41可将太阳能转化为电能并储存于蓄电池42内，用于对采集摄像头7、环境检测模块6、摄像头5、诱虫灯13及本地数据集成模块8进行供电。
具体的，所述远程模块10接收中央处理模块9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6所设区域的虫情预警程度。
具体的，所述固定装置3包括，设置于所述固定底座1底部的固定孔31及与固定孔31可拆卸连接的固定钎32，可根据需要对固定钎32进行拆卸，使得后期方便对固定钎32进行更换，在对立杆2进行移动时，可将固定钎32拆卸，方便后期搬运及移动。
所述螺纹孔内壁固定设置有内螺纹33，且所述固定钎32顶部外壁设置有与内螺纹33相匹配的外螺纹34，通过外螺纹34与内螺纹33相互螺纹连接使固定钎32与固定底座1可拆卸连接。
所述固定钎32可通过外螺纹34与内螺纹33连接，且所述固定钎32底部向外延伸设置有固定尖头35，当立杆2安装地面为软质土地时，可在固定底座1安装固定钎32，固定钎32通过下端设置的固定尖头35扎入到地面下，使固定底座1与地面接触，使立杆2安装后具有良好的稳定性，抗风性能强。
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)
1.一种智慧农业用虫情远程监控系统，包括固定底座(1)、环境检测模块(6)、采集摄像头(7)，其特征在于：
所述固定底座(1)底部可拆卸设置有固定装置(3)，且所述固定底座(1)顶部固定设置有立杆(2)；
所述立杆(2)顶部固定设置有固定盘(11)，且所述固定盘(11)两侧对应设置有安装座(12)；
所述安装座(12)底部固定设置有摄像头(5)，且所述摄像头(5)两侧相互对应设置，所述摄像头(5)可对当前环境信息进行采集；
所述安装座(12)顶部固定设置有环境检测模块(6)，且所述环境检测模块(6)可对当前环境气象进行监测；
所述固定盘(11)顶部固定设置有采集摄像头(7)，且所述采集摄像头(7)可对害虫图像进行获取；
所述固定盘(11)顶部环绕所述采集摄像头(7)阵列设置有若干诱虫灯(13)，且所述采集摄像头(7)顶部固定设置有遮雨罩(14)；
所述立杆(2)上固定设置有供电模块(4)及本地数据集成模块(8)，且所述摄像头(5)、采集摄像头(7)及环境检测模块(6)与本地数据集成模块(8)之间通过串口连接进行信息传输；
所述本地数据集成模块(8)通过无线网与中央处理模块(9)传输连接，且所述中央处理模块(9)通过无线网与远程模块(10)传输连接；
所述中央处理模块(9)内部固定设置有存储模块(91)、数据处理模块(92)及数据库(93)，所述数据库(93)内预存有害虫特征信息及害虫轮廓信息，所述存储模块(91)可对本地数据集成模块(8)传输至中央处理模块(9)数据进行存储，且所述存储模块(91)可对数据处理模块(92)输出信息进行存储；
所述数据处理模块(92)可对本地数据集成模块(8)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特征提取及害虫轮廓提取，且所述数据处理模块(92)根据提取出的害虫特征及害虫轮廓与所述数据库(93)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(92)将匹配结果传输至远程模块(10)进行显示，所述远程模块(10)可对所述存储模块(91)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用虫情远程监控系统，其特征在于：所述害虫图像按照30帧每秒的采样速度对采集摄像头(7)获取视频中的帧图像进行读取。
3.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述数据处理模块(92)可对本地数据集成模块(8)传输的害虫图像进行处理，包括：
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特征提取及害虫轮廓提取，并对害虫轮廓进行平滑处理；
C：将害虫图像及害虫特征分别与数据库(93)内预存害虫特征信息及害虫轮廓信息进行匹配，并得出匹配结果。
4.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述害虫特征包括害虫颜色特征及害虫花纹特征。
5.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于，所述环境检测模块(6)包括：计时器(61)、温度传感器(62)、湿度传感器(63)、气体传感器(64)、风速传感器(65)、雨量传感器(66)、气压传感器(67)和光照强度传感器(68)；
所述计时器(61)用于实时测量所述采集摄像头(7)采集信息时所处时间；
所述温度传感器(62)用于测量所述采集摄像头(7)所处环境中的大气温度和土壤温度；
所述湿度传感器(63)用于测量所述采集摄像头(7)所处环境中的大气湿度和土壤湿度；
所述风速传感器(65)用于测量所述采集摄像头(7)所处环境中的风速、风力和风向；
所述雨量传感器(66)用于测量所述采集摄像头(7)所处环境中的降雨量。
6.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述采集摄像头(7)为360度高清全景摄像头(5)，且所述采集摄像头(7)外部固定设置有保护罩，所述保护罩为透明罩。
7.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述供电系统包括固定设置于遮雨罩(14)顶部的太阳能板(41)及固定设置于立杆(2)的蓄电池(42)，且所述太阳能板(41)输出端与所述蓄电池(42)输入端电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述远程模块(10)接收中央处理模块(9)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(6)所设区域的虫情预警程度。
9.根据权利要求1所述的一种智慧农业用虫情远程监控系统，其特征在于：所述固定装置(3)包括，设置于所述固定底座(1)底部的固定孔(31)及与固定孔(31)可拆卸连接的固定钎(32)；
所述螺纹孔内壁固定设置有内螺纹(33)，且所述固定钎(32)顶部外壁设置有与内螺纹(33)相匹配的外螺纹(34)；
所述固定钎(32)可通过外螺纹(34)与内螺纹(33)连接，且所述固定钎(32)底部向外延伸设置有固定尖头(35)。
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