CN114128532A - 一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，包括种植棚以及设置在种植棚内的监测组件、喷药组件、环境调节组件、控制系统，所述监测组件包括光学摄像机构、温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构，所述光学摄像机构设置在所述种植棚顶部的横梁上，所述温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构均设置在种植棚内部，且分别用于实时测量种植棚内温度、湿度、光照强度信息，能够把种植棚内的环境参数调节至适合的范围内，以使得喷洒的农药具备最好的药效，再控制喷洒装置对作物进行定时、定量、定位的喷药，以提高农药的使用效率与药效。

Description

一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统

应用领域

本发明涉及农业领域，特别是一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统。

背景技术

随着农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。在农业种植问题中，温室环境与作物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。而在温室大棚中，作物的生长情况受多种因素影响，虫害便是其中的重要影响因素之一，虫害的防治应该以预防为主，并且在初期进行防治效果最佳，但种植户往往疏于对病虫害的知识的学习，只知道一味的用农药进行防治，并且在发生初期，很多种植户都不能做到及时发现、及时防治，错过病虫害防治的最佳时期，直至发生中后期发生蔓延才进行防治，大剂量施用农药，却为时已晚，不但不能起到较好地防治效果，还有可能使虫害产生抗药性，使虫害更加猖獗，如果剂量放入量过大，使产生药害的机率也随之增加。此外，农药药效还受多种环境影响，不同的农药型号或农药浓度其发挥最佳效果的环境也不同，因此，在施药前，制造出适合喷药的环境参数以提高农药药效同样是重要的研究问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统。

为达到上述目的本发明采用的技术方案为：一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，包括种植棚以及设置在种植棚内的监测组件、喷药组件、环境调节组件、控制系统；

所述监测组件包括光学摄像机构、温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构，所述光学摄像机构设置在所述种植棚顶部的横梁上，所述温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构均设置在种植棚内部，且分别用于实时测量种植棚内温度、湿度、光照强度信息；

所述环境调节组件包括温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构，所述温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构分别用于调节种植棚内的温度、湿度、光照强度；

所述控制系统包括处理器与控制器，所述控制系统的输入端与所述监测组件电性连接，所述控制系统的输出端与所述环境调节组件电性连接；

所述喷药组件包括喷洒机构与混药机构，所述喷洒机构包括地轨以及可沿地轨上移动的喷洒装置，所述喷洒装置包括底座，所述底座上设置有转动台，所述转动台的顶部设置有固定臂，所述固定臂的顶部设置有伸缩机构，所述伸缩机构的顶部设置转动机构，所述转动机构的顶部设置有角度调节机构，所述角度调节机构上固定安装有喷头。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述混药机构安装在所述底座上，所述混药机构包括储水箱、储药箱、混药装置，所述储药箱内设置有固定板与储药瓶，所述固定板上设置有若干个进药管，所述进药管的一端与储药瓶的瓶口密封连接，另一端贯穿储药箱的底部延伸至混药装置的引流腔内，且延伸至混药装置引流腔的进药管上设置有药量控制机构，所述药量调控机构包括支撑架与挡块，所述支撑架套设在进药管上，所述支撑架的外侧设置有第一电磁块，且中部设置有铰链，所述挡块的内侧设置有第二电磁块，且中部设置轴架，所述铰链与所述轴架铰接。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述储水箱的底部设置有出流管，所述出流管穿储水箱的底部延伸至混药装置的引流腔内，且延伸至混药装置引流腔的引流管上设置有水量控制机构，所述混药装置包括引流腔与混药腔，所述引流腔的顶部与所述储药箱和储水箱的底部配合连接，所述混药腔的顶部与所述引流腔的底部配合连接，所述混药腔上设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌叶片、转动轴、搅拌电机，所述搅拌叶片设置在混药腔内，所述搅拌电机的输出端与所述转动轴配合连接，所述转动轴与所述搅拌叶片配合连接，所述混药腔的底部设置有出液口，所述出液口上配合连接有输液管，所述输液管的另一端与喷头连接，所述输液管上设置有流量阀。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述温度调节机构包括加热器与冷却机，所述加热器与冷却机设置有种植棚的内部，所述湿度调节机构包括喷雾器与干燥机，所述喷雾器与干燥剂设置在种植棚的内部，所述光照强度调节机构包括智能灯，所述智能灯设置在种植棚的横梁上。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，所述种植棚的地面上间隔设置有若干排培育架，所述培育架上设置无土栽培机构，每两排培育架之间设置到地轨，所述喷洒装置能够沿地轨上滑动，所述喷洒装置的底座上设置有光电传感器以用于监测所述喷洒装置的移动状态信息。

本发明第二方面提供了一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，应用于任一所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，包括如下步骤：

获取作物正常生长的各个时期的图像信息，并将获取得到的图像信息存储于标准数据库；

通过光学摄像机构获取作物的实时图像信息，并将实时的图像信息进行中值滤波与形态学滤波处理；

对经过滤波以后的图像的相邻像素点进行分块处理，接着以块为单位进行作物的几何特征匹配，把符合匹配条件的区域设定为作物的特殊区域，其中，特殊区域至少包括作物叶尖部区域、作物干枯叶片区域、作物茎部区域；

将过滤后的作物图像与所述标准数据库进行比较，分析得出此刻作物生长情况；

若作物生长情况大于或等于预设阈值，则表明作物生长状况正常；

若作物生长情况小于预设阈值，则表明生长状况异常，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数；

根据识别出的害虫参数与作物生长情况，生成处理方案，并将处理方案发送至控制系统；

根据处理方案，得到配置药水参数信息，控制系统控制混药装置配置药水；控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数；

控制系统控制喷药组件对生长异常的作物进行定时、定量、定位的喷药。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数，具体为：

对光学摄像机构获得作物的实时图像信息进行预处理，获得RGB图像；

将输入的RGB图像的颜色分量映射到HSV色彩空间，根据目标害虫在HSV色彩空间中的颜色特性，通过色相通道(H)、饱和通道(S)、亮度通道(V)这三者进行第一次过滤图像；

将第一次过滤后的图像进行中值滤波和形态学滤波运算，以消除图像中的噪声以及目标监测区的孔洞；

将经过滤波处理后的图像根据相邻像素点进行分块处理，以分块作为基本单位执行目标害虫的几何特征匹配，将满足匹配条件的区域暂定为目标害虫的待定区域；

对目标害虫的待定区域进行基于分水岭算法实现图像分割；

将图像分割后的连通区域进行对象标记，获得仅存在目标害虫的二值化图像；

通过二值化图像，识别出害虫的类型与数目。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，控制系统控制混药装置配置药水，具体为：

根据作物生长状况信息以及害虫的参数信息，得到喷洒参数信息；其中，所述喷洒参数信息包括喷洒药水的型号信息、喷洒的浓度信息、喷洒的时间信息、喷洒的位置信息；

通过喷洒药水的型号信息，控制对应进药管上药量控制机构的第一电磁块开启，使得对应型号的药水流入至混药腔内；其中，每一进药管上对应密封连接有储药瓶，每一储药瓶内装有特定型号的药水；

通过喷洒的浓度信息，控制第一电磁块通电的时间控制药液通过的流量，进而控制混药比例；

同理，通过水量控制机构控制水流入混药腔内的流量，进而控制清水的比例；

控制搅拌电机开启，通过转动轴带动搅拌叶片转动，进行药水和清水的混合；

混合完成后，控制流量阀开启，特定浓度与特定型号的药水输送至喷头上。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数，具体为：

根据配置药水参数信息，获取配置药水发挥其效果最佳的环境信息；其中，所述药水参数信息包括配置药水的型号、配置药水的浓度；

采集种植棚内当前环境的温度数据、湿度数据以及光照强度数据；

计算种植棚内当前温度数据、湿度数据以及光照强度数据是否位于预设阈值范围内；

若温度数据不在预设范围内，并当温度数据低于预设范围内时，控制加热器开启；当温度数据高于预设范围内时，控制冷却机开启；使得种植棚内温度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的温度；

若湿度数据不在预设范围内，并当湿度数据低于预设范围内时，控制喷雾器开启；当湿度数据高于预设范围内时，控制干燥机开启；使得种植棚内湿度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的湿度；

若光照强度数据不在预设范围内，并当光照强度数据低于预设范围内时，通过控制智能灯改变种植棚内光照强度，使得种植棚内光照强度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的光照强度。

进一步的，本发明的一个较佳实施例中，当种植棚内温度数据、湿度数据以及光照强度数据均位于预设范围内时，控制系统控制喷药组件对作物进行定时、定量、定位的喷药。

本发明公开的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，通过光学摄像机构拍摄作物图像，得到作物生长状况信息与虫害参数信息后，根据作物生长状况信息与虫害参数信息获到农药特定的药水型号以及喷洒浓度，并且能够把种植棚内的环境参数调节至适合的范围内，以使得喷洒的农药具备最好的药效，再控制喷洒装置对作物进行定时、定量、定位的喷药，以提高农药的使用效率与药效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为种植棚的的立体结构示意图；

图2为地轨的结构示意图；

图3为种植棚的另一视角结构示意图；

图4为喷洒装置的结构示意图；

图5为混药机构的内部结构示意图；

图6为药量控制机构的结构示意图；

图7为混药装置的剖面示意图；

图8为混药机构的立体结构示意图；

图9为采收装置的结构示意图；

图10为虫害智能监测及防治系统的控制方法流程图；

图11为害虫发育预警模型预测方法流程图；

图12为混药装置配置药水方法流程图；

图13为调节组件调整种植棚内各环境参数方法流程图；

附图标记说明如下：101、种植棚；103、加热器；104、冷却机；105、喷雾器；106、干燥机；107、智能灯；201、混药机构；202、地轨；203、喷洒装置；204、底座；205、转动台；206、固定臂；207、伸缩机构；208、转动机构；209、角度调节机构；301、喷头；302、储水箱；303、储药箱；304、混药装置；305、固定板；306、储药瓶；307、进药管；308、引流腔；309、药量控制机构；401、支撑架；402、挡块；403、第一电磁块；404、铰链；405、第二电磁块；406、轴架；407、出流管；408、水量控制机构；409、混药腔；501、搅拌叶片；502、转动轴；503、搅拌电机；504、出液口；505、输液管；506、培育架；507、无土栽培机构；508、采收装置；509、储存箱；601、进水电磁阀。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

如图1、2、3所示，本发明第一方面提供了一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，包括种植棚101以及设置在种植棚101内的监测组件、喷药组件、环境调节组件、控制系统；

所述监测组件包括光学摄像机构、温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构，所述光学摄像机构设置在所述种植棚101顶部的横梁上，所述温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构均设置在种植棚101内部，且分别用于实时测量种植棚101内温度、湿度、光照强度信息。

需要说明的是，光学摄像机构设置为多个，且间隔的设置在种植棚101的横梁上，各光学机构间信号互连，能够拍摄到种植棚101内作物的图像信息、导轨信息、障碍物信息等，然后把图像信息反馈至控制系统上，使得控制系统能够智能的控制整个监测及防治系统。温度测量机构可以是多个温度传感器，湿度测量机构可以是多个湿度传感器，光照强度测量机构可以是多个光照强度传感器，多个上述的传感器按一定间隔设置在种植棚101内部，以实时测量种植棚101内温度、湿度、光照强度信息。

所述环境调节组件包括温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构，所述温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构分别用于调节种植棚101内的温度、湿度、光照强度。

如图1、2、3所示，所述温度调节机构包括加热器103与冷却机104，所述加热器103与冷却机104设置有种植棚101的内部，所述湿度调节机构包括喷雾器105与干燥机106，所述喷雾器105与干燥剂设置在种植棚101的内部，所述光照强度调节机构包括智能灯107，所述智能灯107设置在种植棚101的横梁上。

需要说明的是，通过光学摄像机构拍摄作物图像，将图像经过一系列处理后，得到作物生长状况信息与虫害参数信息后，根据作物生长状况信息与虫害参数信息获到农药特定的药水型号以及喷洒浓度，然后通过喷洒装置203把农药喷洒农作物的特定位置上，并且喷洒农药的药量也是特定的。而不同药水型号以及不同的喷洒浓度，其发挥最佳药效所需的温度、湿度、光照强度是不同的，因此，在喷洒前，需要把种植棚101内的环境参数调节至适合的范围内，以使得喷洒的农药具备最好的药效。所以，在控制系统确定了喷洒药水的型号与喷洒的浓度后，控制系统便会根据喷洒药水的型号与喷洒的浓度信息，得到其发挥最佳药效所需的温度、湿度、光照强度数据，然后控制环境调节组件把各环境数据调节至适合的范围内，再控制喷洒装置203对作物进行定时、定量、定位的喷药，以提高农药的使用效率与药效。

所述控制系统包括处理器与控制器，所述控制系统的输入端与所述监测组件电性连接，所述控制系统的输出端与所述环境调节组件电性连接。

如图4所示，所述喷药组件包括喷洒机构与混药机构201，所述喷洒机构包括地轨202以及可沿地轨202上移动的喷洒装置203，所述喷洒装置203包括底座204，所述底座204上设置有转动台205，所述转动台205的顶部设置有固定臂206，所述固定臂206的顶部设置有伸缩机构207，所述伸缩机构207的顶部设置转动机构208，所述转动机构208的顶部设置有角度调节机构209，所述角度调节机构209上固定安装有喷头301。

需要说明的是，当混药机构201配制好农药且种植棚101内的环境参数已在适合的范围内后。控制系统控制喷洒装置203沿地轨202移动到喷洒的地点上，再启动抽药泵，把混药机构201上混制好的药水抽至喷头301上，对作物进行喷洒。可以通过伸缩机构207控制喷头301喷洒的高度位置，可以通过角度调节机构209控制喷头301喷洒的角度。

如图5、6、7、8所示，所述混药机构201安装在所述底座204上，所述混药机构201包括储水箱302、储药箱303、混药装置304，所述储药箱303内设置有固定板305与储药瓶306，所述固定板305上设置有若干个进药管307，所述进药管307的一端与储药瓶306的瓶口密封连接，另一端贯穿储药箱303的底部延伸至混药装置304的引流腔308内，且延伸至混药装置304引流腔308的进药管307上设置有药量控制机构309，所述药量调控机构包括支撑架401与挡块402，所述支撑架401套设在进药管307上，所述支撑架401的外侧设置有第一电磁块403，且中部设置有铰链404，所述挡块402的内侧设置有第二电磁块405，且中部设置轴架406，所述铰链404与所述轴架406铰接。

所述储水箱302的底部设置有出流管407，所述出流管407穿储水箱302的底部延伸至混药装置304的引流腔308内，且延伸至混药装置304引流腔308的引流管上设置有水量控制机构408，所述混药装置304包括引流腔308与混药腔409，所述引流腔308的顶部与所述储药箱303和储水箱302的底部配合连接，所述混药腔409的顶部与所述引流腔308的底部配合连接，所述混药腔409上设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌叶片501、转动轴502、搅拌电机503，所述搅拌叶片501设置在混药腔409内，所述搅拌电机503的输出端与所述转动轴502配合连接，所述转动轴502与所述搅拌叶片501配合连接，所述混药腔409的底部设置有出液口504，所述出液口504上配合连接有输液管505，所述输液管505的另一端与喷头301连接，所述输液管505上设置有流量阀。

需要说明的是，储水箱302的箱盖上设置有进水电磁阀601，可以通过进水电磁阀601把清水抽至储水箱302内；多个进药管307上对应连接有不同型号的药水，这样一来，当识别出特定的害虫后，混药机构201能够混制特定的药水，然后对虫害进行防治。混药机构201的工作原理为：当第二电磁块405通电且第一电磁块403断电时，第二电磁块405能够吸附在对应的进药管307上，使得药水停留在进药管307上不能通过；当第一电磁块403通电，第二电磁块405断电时，第一电磁块403把挡块402的一端吸附至支撑架401上，使得第二电磁块405远离进药管307的管口，药水通过进药管307流入至引流腔308内再流至混药腔409内，通过控制第一电磁阀通电的时间进而可以控制药水通过的流量，进而控制混制的比例，同理，通过水量控制机构408控制水流入混药腔409内的流量，进而控制清水的比例，再控制搅拌电机503开启，通过转动轴502带动搅拌叶片501转动，进行药水和清水的混合。这样一来，能够准确的控制混药比例，能够配置出特定浓度的药水。

如图1、2、3所示，所述种植棚101的地面上间隔设置有若干排培育架506，所述培育架506上设置无土栽培机构507，每两排培育架506之间设置到地轨202，所述喷洒装置203能够沿地轨202上滑动，所述喷洒装置203的底座204上设置有光电传感器以用于监测所述喷洒装置203的移动状态信息。

需要说明的是，光学摄像机构对培育架506上的作物进行拍照处理；处理器将图像信息处理后对作物的参数进行判断处理，以确认其的生长情况；然后将信息传送至控制系统上；若生长状况为异常，控制系统控制喷洒装置203对作物进行喷药。

需要说明的是，在喷头301上设置有光电传感器，在喷洒装置203的底座204上同样设置有光电传感器，各光电传感器间信号互连，通过光电传感器进行检测并反馈喷头301的位置信息，控制系统根据光电传感器反馈的位置信息，调用源程序中设定的喷头301位置信息，对二者进行比较分析，通过数据上分析喷头301的位置数据，从而获得精准定位，这样一来，通过光学摄像机构识别出作物的位置信息后，然后再通过喷头301对其进行精准的喷药，具有高度自动化的优点。

需要说明的是，如图9所示，本发明还能用于采收作物，其具体实施方式是：把安装在转动机构208上喷头301拆下，然后再把适配的采收装置508装到转动机构208上，把混药机构201在底座204上拆下，然后再把适配的储存箱509装上即可，当光学摄像机构识别到作物已成熟后，控制系统控制采收装置508沿地轨202移动至作物的附近并对其采收，然后把采收的作物放置在储存箱509里，再对下一成熟的作物进行采收。

实施例二：

本发明第二方面提供了一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，应用于任一所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，如图10所示，包括如下步骤：

S102：获取作物正常生长的各个时期的图像信息，并将获取得到的图像信息存储于标准数据库；

S104：通过光学摄像机构获取作物的实时图像信息，并将实时的图像信息进行中值滤波与形态学滤波处理；

S106：对经过滤波以后的图像的相邻像素点进行分块处理，接着以块为单位进行作物的几何特征匹配，把符合匹配条件的区域设定为作物的特殊区域，其中，特殊区域至少包括作物叶尖部区域、作物干枯叶片区域、作物茎部区域；

S108：将过滤后的作物图像与所述标准数据库进行比较，分析得出此刻作物生长情况；

S110：若作物生长情况大于或等于预设阈值，则表明作物生长状况正常；

S112：若作物生长情况小于预设阈值，则表明生长状况异常，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数；

S114：根据识别出的害虫参数与作物生长情况，生成处理方案，并将处理方案发送至控制系统；

S116：根据处理方案，得到配置药水参数信息，控制系统控制混药装置配置药水；控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数；

S118：控制系统控制喷药组件对生长异常的作物进行定时、定量、定位的喷药。

需要说明的是，通过光学摄像机构拍摄作物的视频信息，可以检测出作物的形状轮廓、颜色等信息，然后根据检测出来的信息，识别出检测结果，根据检测结果，制定不同的方案。若作物出现冠层面积减少，甚至出现叶片萎缩的情况，则表明虫害情况可能已经发生。当虫害发生后，害虫会取食作物的叶片，从作物的冠层特征来看，会造成作物的叶片卷曲畸形，导致作物叶片面积减少，进而造成作物的叶片萎缩甚至腐烂，从作物的颜色特征来看，叶面出现斑纹，进而呈现褐色或变黑，严重时叶片枯萎呈黑色。因此，通过光学摄像机构拍摄的图像，通过图像中的R、G、B分量分别计算其指数直方图，对比三者的平均值，如果G分量平均值大于其他两个的分量，初步判断作物长势情况良好；如果G分量平均值远低于其中一个分量，则发出预警信息，可能已经发生了虫害。

其中，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数，如图11所示，具体为：

S202：对光学摄像机构获得作物的实时图像信息进行预处理，获得RGB图像；

S204：将输入的RGB图像的颜色分量映射到HSV色彩空间，根据目标害虫在HSV色彩空间中的颜色特性，通过色相通道(H)、饱和通道(S)、亮度通道(V)这三者进行第一次过滤图像；

S206：将第一次过滤后的图像进行中值滤波和形态学滤波运算，以消除图像中的噪声以及目标监测区的孔洞；

S208：将经过滤波处理后的图像根据相邻像素点进行分块处理，以分块作为基本单位执行目标害虫的几何特征匹配，将满足匹配条件的区域暂定为目标害虫的待定区域；

S210：对目标害虫的待定区域进行基于分水岭算法实现图像分割；

S212：将图像分割后的连通区域进行对象标记，获得仅存在目标害虫的二值化图像；

S214：通过二值化图像，识别出害虫的类型与数目。

需要说明的是，当检测出种植棚101内某一区域的作物生长状况为异常时，则将此区域标记为红色区域，对该区域进行密切的监控，例如在早、中、晚特定的时间段监测该区域害虫的活动情况，然后把拍摄的图像进行一系列处理，识别出该段时间内害虫的类型与数目，再根据害虫发育预警模型对该区域内的害虫进行预测与分析，然后制定相应的处理方案，进而对害虫进行精准有效的防治处理。

需要说明的是，第一次过滤图像以像素作为过滤单位，过滤结果决定了每一段像素的数值取舍，映射公式如下所示：

其中H、S、V分别代表HSV色彩空间里的三要素，即色相、饱和度、亮度；R、G、B分别代表RGB色彩空间里的三要素，即红色、绿色、蓝色分量值。

其中，控制系统控制混药装置配置药水，如图12所示，具体为：

S302：根据作物生长状况信息以及害虫的参数信息，得到喷洒参数信息；其中，所述喷洒参数信息包括喷洒药水的型号信息、喷洒的浓度信息、喷洒的时间信息、喷洒的位置信息；

S304：通过喷洒药水的型号信息，控制对应进药管上药量控制机构的第一电磁块开启，使得对应型号的药水流入至混药腔内；其中，每一进药管上对应密封连接有储药瓶，每一储药瓶内装有特定型号的药水；

S306：通过喷洒的浓度信息，控制第一电磁块通电的时间控制药液通过的流量，进而控制混药比例；

S308：同理，通过水量控制机构控制水流入混药腔内的流量，进而控制清水的比例；

S310：控制搅拌电机开启，通过转动轴带动搅拌叶片转动，进行药水和清水的混合；

S312：混合完成后，控制流量阀开启，特定浓度与特定型号的药水输送至喷头上。

需要说明的是，不同害虫的生活习性存在差异，即使是同一种害虫，由于所处的发育阶段不同，对不同类型或不同浓度的农药反应也不一样，因此，在识别出害虫的类型与数目后，控制系统能够根据害虫的类型与数目信息，制定出对应农药的配置方案，其中配置方案包括农药混制的类型、农药混制的浓度、农药喷洒的量等，然后对症下药的对害虫进行防治，能够保证农药具备最佳药效，并且通过喷洒装置203能够精准的施药，极大的节省了农药的使用量，对环境起到了一定的保护作用。

其中，控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数，如图13所示，具体为：

S402：根据配置药水参数信息，获取配置药水发挥其效果最佳的环境信息；其中，所述药水参数信息包括配置药水的型号、配置药水的浓度；

S404：采集种植棚内当前环境的温度数据、湿度数据以及光照强度数据；

S406：计算种植棚内当前温度数据、湿度数据以及光照强度数据是否位于预设阈值范围内；

S408：若温度数据不在预设范围内，并当温度数据低于预设范围内时，控制加热器开启；当温度数据高于预设范围内时，控制冷却机开启；使得种植棚内温度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的温度；

S410：若湿度数据不在预设范围内，并当湿度数据低于预设范围内时，控制喷雾器开启；当湿度数据高于预设范围内时，控制干燥机开启；使得种植棚内湿度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的湿度；

S412：若光照强度数据不在预设范围内，并当光照强度数据低于预设范围内时，通过控制智能灯改变种植棚内光照强度，使得种植棚内光照强度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的光照强度。

其中，当种植棚内温度数据、湿度数据以及光照强度数据均位于预设范围内时，控制系统控制喷药组件对作物进行定时、定量、定位的喷药。

需要说明的是，环境因素对农药药效有着显著的影响，在使用农药前，必需要掌握它的性能特点、防治对象的生物学特性，在试用过程中，充分利用一切有利因素，控制不利因素，以求达到最佳的施药效果，因此，在喷洒前，需要把种植棚101内的环境参数调节至适合的范围内，以使得喷洒的农药具备最好的药效，在控制系统确定了喷洒药水的型号与喷洒的浓度后，控制系统便会根据喷洒药水的型号与喷洒的浓度信息，得到其发挥最佳药效所需的温度、湿度、光照强度数据，然后控制环境调节组件把各环境数据调节至适合的范围内，再控制喷洒装置203对作物进行定时、定量、定位的喷药，以提高农药的使用效率与药效。

其中，为了提高种植棚内温度、湿度的调节速度与准确性，在调节过程中按照根据种植棚内不同温度、湿度，按照不同的调节速率进行调节。例如，当需要加湿时，当种植棚101内湿度低于某一湿度值时，喷雾器105采用较大的速率对种植棚101进行加湿，当种植棚101内湿度高于某一湿度值时，喷雾器105采用较小的速率对种植棚101进行加湿，这样一来，在减少加湿时间的同时，还能够保证湿度能够准确的保持在适合的范围内。由于种植棚101内空间较大，且湿度传感器在检测湿度时也会有一定的延时性，如果一直采用较大的加湿速率进行加湿，则有可能会出现因加湿速率过快而导致种植棚101内湿度超出预设范围的情况。其具体实施过程如下所示：

当需要对种植棚101加湿时，获取种植棚101内实时湿度信息，将实时湿度信息与第一预设湿度值进行比较；

若实时湿度信息小于第一预设湿度值，则喷雾器105按照第一加湿速率进行加湿，若实时湿度信息大于或等于第一预设湿度值，则喷雾器105按照第二加湿速率进行加湿；

当需要对种植棚101干燥时，获取种植棚101内实时湿度信息，将实时湿度信息与第二预设湿度值进行比较；

若实时湿度信息大于或等于第二预设湿度值，则干燥机106按照第一干燥速率进行干燥，若实时湿度信息小于第二预设湿度值，则干燥机106按照第二干燥速度进行干燥；

当需要对种植棚101加温时，获取种植棚101内实时温度信息，将实时温度信息与第一预设温度值进行比较；

若实时温度信息小于第一预设温度值，则加热器103按照第一加温速率进行加温，若实时温度信息大于或等于第一预设温度值，则加热器103按照第二加温速率进行加温；

当需要对种植棚101降温时，获取种植棚101内实时温度信息，将实时温度信息与第二预设温度值进行比较；

若实时温度信息大于或等于第二预设温度值，则冷却机104按照第一冷却速率进行冷却，若实时温度信息小于第二预设温度值，则冷却机104按照第二冷却速度进行冷却。

需要说明的是，第一加湿速率大于第二加湿速率；第一干燥速率大于第二干燥速率；第一加温速率大于第二加温速率；第一冷却速率大于第二冷却速率。

以上依据本发明的理想实施例为启示，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，包括种植棚以及设置在种植棚内的监测组件、喷药组件、环境调节组件、控制系统，其特征在于：

所述监测组件包括光学摄像机构、温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构，所述光学摄像机构设置在所述种植棚顶部的横梁上，所述温度测量机构、湿度测量机构、光照强度测量机构均设置在种植棚内部，且分别用于实时测量种植棚内温度、湿度、光照强度信息；

所述环境调节组件包括温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构，所述温度调节机构、湿度调节机构、光照强度调节机构分别用于调节种植棚内的温度、湿度、光照强度；

所述控制系统包括处理器与控制器，所述控制系统的输入端与所述监测组件电性连接，所述控制系统的输出端与所述环境调节组件电性连接；

所述喷药组件包括喷洒机构与混药机构，所述喷洒机构包括地轨以及可沿地轨上移动的喷洒装置，所述喷洒装置包括底座，所述底座上设置有转动台，所述转动台的顶部设置有固定臂，所述固定臂的顶部设置有伸缩机构，所述伸缩机构的顶部设置转动机构，所述转动机构的顶部设置有角度调节机构，所述角度调节机构上固定安装有喷头。

2.根据权利要求1所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，其特征在于：所述混药机构安装在所述底座上，所述混药机构包括储水箱、储药箱、混药装置，所述储药箱内设置有固定板与储药瓶，所述固定板上设置有若干个进药管，所述进药管的一端与储药瓶的瓶口密封连接，另一端贯穿储药箱的底部延伸至混药装置的引流腔内，且延伸至混药装置引流腔的进药管上设置有药量控制机构，所述药量调控机构包括支撑架与挡块，所述支撑架套设在进药管上，所述支撑架的外侧设置有第一电磁块，且中部设置有铰链，所述挡块的内侧设置有第二电磁块，且中部设置轴架，所述铰链与所述轴架铰接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，其特征在于：所述储水箱的底部设置有出流管，所述出流管穿储水箱的底部延伸至混药装置的引流腔内，且延伸至混药装置引流腔的引流管上设置有水量控制机构，所述混药装置包括引流腔与混药腔，所述引流腔的顶部与所述储药箱和储水箱的底部配合连接，所述混药腔的顶部与所述引流腔的底部配合连接，所述混药腔上设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌叶片、转动轴、搅拌电机，所述搅拌叶片设置在混药腔内，所述搅拌电机的输出端与所述转动轴配合连接，所述转动轴与所述搅拌叶片配合连接，所述混药腔的底部设置有出液口，所述出液口上配合连接有输液管，所述输液管的另一端与喷头连接，所述输液管上设置有流量阀。

4.根据权利要求1所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，其特征在于：所述温度调节机构包括加热器与冷却机，所述加热器与冷却机设置有种植棚的内部，所述湿度调节机构包括喷雾器与干燥机，所述喷雾器与干燥剂设置在种植棚的内部，所述光照强度调节机构包括智能灯，所述智能灯设置在种植棚的横梁上。

5.根据权利要求1所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，其特征在于：所述种植棚的地面上间隔设置有若干排培育架，所述培育架上设置无土栽培机构，每两排培育架之间设置到地轨，所述喷洒装置能够沿地轨上滑动，所述喷洒装置的底座上设置有光电传感器以用于监测所述喷洒装置的移动状态信息。

6.一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，应用于权利要求1-5任一所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统，其特征在于，包括如下步骤：

获取作物正常生长的各个时期的图像信息，并将获取得到的图像信息存储于标准数据库；

通过光学摄像机构获取作物的实时图像信息，并将实时的图像信息进行中值滤波与形态学滤波处理；

对经过滤波以后的图像的相邻像素点进行分块处理，接着以块为单位进行作物的几何特征匹配，把符合匹配条件的区域设定为作物的特殊区域，其中，特殊区域至少包括作物叶尖部区域、作物干枯叶片区域、作物茎部区域；

将过滤后的作物图像与所述标准数据库进行比较，分析得出此刻作物生长情况；

若作物生长情况大于或等于预设阈值，则表明作物生长状况正常；

若作物生长情况小于预设阈值，则表明生长状况异常，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数；

根据识别出的害虫参数与作物生长情况，生成处理方案，并将处理方案发送至控制系统；

根据处理方案，得到配置药水参数信息，控制系统控制混药装置配置药水；控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数；

控制系统控制喷药组件对生长异常的作物进行定时、定量、定位的喷药。

7.根据权利要求6所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，其特征在于，采用害虫发育预警模型进行预测，识别出害虫的参数，具体为：

对光学摄像机构获得作物的实时图像信息进行预处理，获得RGB图像；

将输入的RGB图像的颜色分量映射到HSV色彩空间，根据目标害虫在HSV色彩空间中的颜色特性，通过色相通道(H)、饱和通道(S)、亮度通道(V)这三者进行第一次过滤图像；

将第一次过滤后的图像进行中值滤波和形态学滤波运算，以消除图像中的噪声以及目标监测区的孔洞；

将经过滤波处理后的图像根据相邻像素点进行分块处理，以分块作为基本单位执行目标害虫的几何特征匹配，将满足匹配条件的区域暂定为目标害虫的待定区域；

对目标害虫的待定区域进行基于分水岭算法实现图像分割；

将图像分割后的连通区域进行对象标记，获得仅存在目标害虫的二值化图像；

通过二值化图像，识别出害虫的类型与数目。

8.根据权利要求6所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，其特征在于，控制系统控制混药装置配置药水，具体为：

根据作物生长状况信息以及害虫的参数信息，得到喷洒参数信息；其中，所述喷洒参数信息包括喷洒药水的型号信息、喷洒的浓度信息、喷洒的时间信息、喷洒的位置信息；

通过喷洒药水的型号信息，控制对应进药管上药量控制机构的第一电磁块开启，使得对应型号的药水流入至混药腔内；其中，每一进药管上对应密封连接有储药瓶，每一储药瓶内装有特定型号的药水；

通过喷洒的浓度信息，控制第一电磁块通电的时间控制药液通过的流量，进而控制混药比例；

同理，通过水量控制机构控制水流入混药腔内的流量，进而控制清水的比例；

控制搅拌电机开启，通过转动轴带动搅拌叶片转动，进行药水和清水的混合；

混合完成后，控制流量阀开启，特定浓度与特定型号的药水输送至喷头上。

9.根据权利要求6所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，其特征在于，控制系统控制环境调节组件调整种植棚内各环境参数，具体为：

根据配置药水参数信息，获取配置药水发挥其效果最佳的环境信息；其中，所述药水参数信息包括配置药水的型号、配置药水的浓度；

采集种植棚内当前环境的温度数据、湿度数据以及光照强度数据；

计算种植棚内当前温度数据、湿度数据以及光照强度数据是否位于预设阈值范围内；

若温度数据不在预设范围内，并当温度数据低于预设范围内时，控制加热器开启；当温度数据高于预设范围内时，控制冷却机开启；使得种植棚内温度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的温度；

若湿度数据不在预设范围内，并当湿度数据低于预设范围内时，控制喷雾器开启；当湿度数据高于预设范围内时，控制干燥机开启；使得种植棚内湿度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的湿度；

若光照强度数据不在预设范围内，并当光照强度数据低于预设范围内时，通过控制智能灯改变种植棚内光照强度，使得种植棚内光照强度位于预设范围内，以获取发挥药水最佳药效的光照强度。

10.根据权利要求9所述的一种应用于温室大棚的虫害智能监测及防治系统的控制方法，其特征在于：当种植棚内温度数据、湿度数据以及光照强度数据均位于预设范围内时，控制系统控制喷药组件对作物进行定时、定量、定位的喷药。

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