CN113678811B - 一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置，涉及病虫害防治技术领域，其技术方案要点是：根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分布概率；依据分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；采集土壤理化性状信息，根据适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；若虫害类别仅属于第一预备类别，则对目标物向上旋喷药物；若虫害类别仅属于第二预备类别，则对目标物向下旋喷药物；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则对目标物向上和向下旋喷药物。本发明能够直观体现出虫害类别的来源，从而灵活控制喷药装置进行适应性的药物防治。

Description

一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置
技术领域
本发明涉及病虫害防治技术领域，更具体地说，它涉及一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置。
背景技术
病虫害防治是为了减轻或防止害虫危害作物或人畜，而人为地采取某些手段，一般可以分为采用杀虫剂等化学物质进行的化学防治和利用光或射线等物理能或建造障壁的物理防治。
传统的病虫害防治主要是通过技术人员依据历史经验进行主观判断病虫害类型，然后选择适宜的化学药物或物理措施进行防治。而随着智能化技术不断发展，病虫害防治过程应用到了图像识别技术，通过采集目标种植物的图像信息后进行图像处理，能够准确识别出病虫害类型，为防治病虫害提供了及时、准确的参考数据。然而，现有依据图像识别技术判断病虫害类型进行防治并不能直观体现病虫害的来源，例如，是外来侵入虫害，还是当前种植地的自发性虫害，这就导致病虫害防治效果有时达不到理想状态。
因此，如何研究设计一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置是我们目前急需解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法及装置。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，提供了一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，包括以下步骤：
采集目标物的图像信息，并根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率；
依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；
通过检测传感器组采集目标物种植区域的土壤理化性状信息，根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；
筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；
若虫害类别仅属于第一预备类别，则启动喷药装置对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
进一步的，所述分布概率的分析获得过程具体为：
对目标物的图像进行网格化处理，得到多个5cm×5cm的网格单元；
通过统计存在相应虫害类别的网格单元占比率，得到对应虫害类别的分布概率。
进一步的，所述土壤理化性状信息包括有机质含量、氧气浓度、微量元素含量、PH值、湿度值和温度值。
进一步的，所述匹配度的计算过程具体为：
根据土壤理化性状信息调取相应虫害类别所对应指标的适宜生长范围；
若土壤理化性状信息中的指标实际值在对应指标的适宜生长范围内，则相应指标的匹配度为1；反之，为0；
根据虫害类别中所有指标的匹配度之和计算得到匹配值，并以匹配值与指标数量之比计算得到相应虫害类别的优先值。
进一步的，对所述目标物向上旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据第一预备类别中以分布概率降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
依据分布概率大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。
进一步的，对所述目标物向下旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据第二预备类别中以优先值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
依据优先值大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。
进一步的，对所示目标物向上和向下旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据虫害类别的分布概率和优先值确定相应的权重值；
以权重值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
根据分布概率、优先值以正相关方式分别确定向上旋喷、向下旋喷的喷施量后进行喷施防治。
第二方面，提供了一种果树病虫害防治自动化喷药控制装置，包括：
摄像机，用于采集目标物的图像信息；
第一处理器，用于根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率；
检测传感器组，用于采集目标物种植区域的土壤理化性状信息；
第二处理器，用于根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；
主控制器，用于依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；以及筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；
若虫害类别仅属于第一预备类别，则主控制器启动喷药装置对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则主控制器启动喷药装置对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则主控制器启动喷药装置对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
进一步的，所述检测传感器组包括有机物检测传感器、氧气浓度传感器、微量元素传感器、PH传感器、湿度传感器和温度传感器。
进一步的，所述喷药装置包括主体、上旋喷件和下旋喷件，上旋喷件、下旋喷件分布在主体的两侧；主体内配置有多个储药箱，每一个储药箱均通过三通阀或电磁阀与上旋喷件、下旋喷件连接，每一个储药箱的出口端均设有吸液泵，吸液泵以及三通阀或电磁阀均与主控制器电性连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提出的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，依据图像识别的虫害类别的分布概率和依据传感器采集目标物种植区域的土壤理化性状信息而分析得到的匹配度进行综合分析，能够直观体现出虫害类别的来源，从而灵活控制喷药装置进行适应性的药物防治，一方面提高了药物防治效率，另一方面有效降低药物使用量；
2、本发明依据不同虫害类别所对应的分布概率和优先值，灵活的选择喷施量和喷施顺序，既可以有效避免药物之间的相互干扰，又可以合理控制喷施量，从而提升了药物防治的经济性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明实施例中的控制流程图；
图2是本发明实施例中的工作原理图；
图3是本发明实施例中喷药装置的结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1、摄像机；2、第一处理器；3、检测传感器组；4、第二处理器；5、主控制器；6、喷药装置；7、主体；8、上旋喷件；9、下旋喷件。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：采集目标物的图像信息，并根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率；图像信息采集时可以选择360度无死角拍摄，拍摄时间可以依据预设时间间隔定时启动，也可以依据接收到的触发信号启动拍摄；
S2：依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；设定值主要是为了过滤掉部分存在偶然性的虫害类别，在一定程度上降低了药物防治的频次；
S3：通过检测传感器组采集目标物种植区域的土壤理化性状信息，根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；匹配度除以土壤理化性状信息的指标数后再乘以百分率即可得到优先值；
S4：筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；
S5：若虫害类别仅属于第一预备类别，则启动喷药装置对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
分布概率的分析获得过程具体为：对目标物的图像进行网格化处理，得到多个5cm×5cm的网格单元；通过统计存在相应虫害类别的网格单元占比率，得到对应虫害类别的分布概率。
例如，共计100个网格单元，其中76个网格单元没有虫害类别A，11个网格单元中虫害类别A存在2个及以上，13个网格单元中虫害类别A数量为1，则分布概率为24％。
土壤理化性状信息包括但不限于有机质含量、氧气浓度、微量元素含量、PH值、湿度值和温度值。此外，土壤理化性状信息可以依据当地环境和植物品种进行适应性选择，以组成不同的指标组合。
匹配度的计算过程具体为：根据土壤理化性状信息调取相应虫害类别所对应指标的适宜生长范围；若土壤理化性状信息中的指标实际值在对应指标的适宜生长范围内，则相应指标的匹配度为1；反之，为0；根据虫害类别中所有指标的匹配度之和计算得到匹配值，并以匹配值与指标数量之比计算得到相应虫害类别的优先值。
对目标物向上旋喷药物进行防治的过程具体为：根据第一预备类别中以分布概率降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；依据分布概率大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。其中，以正相关方式可以选择以参数相乘直接计算得到喷施量，也可以依据分布概率从数据库中直接匹配到相应的喷施量。
对目标物向下旋喷药物进行防治的过程具体为：根据第二预备类别中以优先值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；依据优先值大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。
对所示目标物向上和向下旋喷药物进行防治的过程具体为：根据虫害类别的分布概率和优先值确定相应的权重值；以权重值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；根据分布概率、优先值以正相关方式分别确定向上旋喷、向下旋喷的喷施量后进行喷施防治。
实施例2：一种果树病虫害防治自动化喷药控制装置，如图2所示，包括摄像机1、第一处理器2、检测传感器组3、第二处理器4和主控制器5。
其中，摄像机1，用于采集目标物的图像信息。第一处理器2，用于根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率。检测传感器组3，用于采集目标物种植区域的土壤理化性状信息。第二处理器4，用于根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值。主控制器5，用于依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；以及筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别。若虫害类别仅属于第一预备类别，则主控制器5启动喷药装置6对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则主控制器5启动喷药装置6对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则主控制器5启动喷药装置6对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
检测传感器组3包括但不限于有机物检测传感器、氧气浓度传感器、微量元素传感器、PH传感器、湿度传感器和温度传感器。
如图3所示，喷药装置6包括主体7、上旋喷件8和下旋喷件9，上旋喷件8、下旋喷件9分布在主体7的两侧；主体7内配置有多个储药箱，每一个储药箱均通过三通阀或电磁阀与上旋喷件8、下旋喷件9连接，每一个储药箱的出口端均设有吸液泵，吸液泵以及三通阀或电磁阀均与主控制器5电性连接。其中，上旋喷件8和下旋喷件9均采用已有结构，在此不做过多描述。
工作原理：本发明依据图像识别的虫害类别的分布概率和依据传感器采集目标物种植区域的土壤理化性状信息而分析得到的匹配度进行综合分析，能够直观体现出虫害类别的来源，从而灵活控制喷药装置6进行适应性的药物防治，一方面提高了药物防治效率，另一方面有效降低药物使用量；此外，本发明还依据不同虫害类别所对应的分布概率和优先值，灵活的选择喷施量和喷施顺序，既可以有效避免药物之间的相互干扰，又可以合理控制喷施量，从而提升了药物防治的经济性。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，包括以下步骤：
采集目标物的图像信息，并根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率；
依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；
通过检测传感器组采集目标物种植区域的土壤理化性状信息，根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；
筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；
若虫害类别仅属于第一预备类别，则启动喷药装置对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则启动喷药装置对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
2.根据权利要求1所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，所述分布概率的分析获得过程具体为：
对目标物的图像进行网格化处理，得到多个5cm×5cm的网格单元；
通过统计存在相应虫害类别的网格单元占比率，得到对应虫害类别的分布概率。
3.根据权利要求1所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，所述土壤理化性状信息包括有机质含量、氧气浓度、微量元素含量、pH值、湿度值和温度值。
4.根据权利要求1所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，所述匹配度的计算过程具体为：
根据土壤理化性状信息调取相应虫害类别所对应指标的适宜生长范围；
若土壤理化性状信息中的指标实际值在对应指标的适宜生长范围内，则相应指标的匹配度为1；反之，为0；
根据虫害类别中所有指标的匹配度之和计算得到匹配值，并以匹配值与指标数量之比计算得到相应虫害类别的优先值。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，对所述目标物向上旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据第一预备类别中以分布概率降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
依据分布概率大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，对所述目标物向下旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据第二预备类别中以优先值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
依据优先值大小以正相关方式确定相应防治药物的喷施量后进行间隔喷施防治。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制方法，其特征是，对所示目标物向上和向下旋喷药物进行防治的过程具体为：
根据虫害类别的分布概率和优先值确定相应的权重值；
以权重值降序排列的虫害类别依次匹配防治药物和相邻药物的喷施间隔时间；
根据分布概率、优先值以正相关方式分别确定向上旋喷、向下旋喷的喷施量后进行喷施防治。
8.一种果树病虫害防治自动化喷药控制装置，其特征是，包括：
摄像机(1)，用于采集目标物的图像信息；
第一处理器(2)，用于根据图像信息识别出虫害类别，以及统计分析得到对应虫害的分布概率；
检测传感器组(3)，用于采集目标物种植区域的土壤理化性状信息；
第二处理器(4)，用于根据各个虫害类别所对应的适宜生长范围与土壤理化性状信息的匹配度确定虫害类别的优先值；
主控制器(5)，用于依据所有虫害类别的分布概率筛选超出设定值的虫害作为第一预备类别；以及筛选出优先值超过预警值的虫害类别作为第二预备类别；
若虫害类别仅属于第一预备类别，则主控制器(5)启动喷药装置(6)对目标物向上旋喷药物进行防治；若虫害类别仅属于第二预备类别，则主控制器(5)启动喷药装置(6)对目标物向下旋喷药物进行防治；若虫害类别同时属于第一预备类别、第二预备类别，则主控制器(5)启动喷药装置(6)对目标物向上和向下旋喷药物进行防治。
9.根据权利要求8所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制装置，其特征是，所述检测传感器组(3)包括有机物检测传感器、氧气浓度传感器、微量元素传感器、pH传感器、湿度传感器和温度传感器。
10.根据权利要求8所述的一种果树病虫害防治自动化喷药控制装置，其特征是，所述喷药装置(6)包括主体(7)、上旋喷件(8)和下旋喷件(9)，上旋喷件(8)、下旋喷件(9)分布在主体(7)的两侧；主体(7)内配置有多个储药箱，每一个储药箱均通过三通阀或电磁阀与上旋喷件(8)、下旋喷件(9)连接，每一个储药箱的出口端均设有吸液泵，吸液泵以及三通阀或电磁阀均与主控制器(5)电性连接。
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