CN207531731U - 基于物联网的农作物害虫智能测报系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其在继承传统农作物害虫测报习惯与经验的基础上，通过物联网图像识别、远程监测、传输与控制技术将调查数据反馈到监测中心进行分析，构建农作物害虫智能测报装置；及时获取害虫种群发生发展的动态演变过程，提升预测预报的准确性与时效性。本实用新型不仅实现了无人值守的智能化监控，能够实现广域环境下的实时测报；而且有助于提高农作物害虫发生危害预测预报的智能性和准确性，及时监测和预报其种群动态有助于科学合理采取措施控制该虫的危害，减少农药施用量和环境污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及农作物害虫远程智能监测技术领域，具体涉及一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统。
背景技术
目前，我国主要利用性诱剂结合人工田间虫情调查预测预报农作物害虫(如甘蔗螟虫)的发生。这种方法需要每天人工亲自到偏僻的农林现场记录诱蛾数量，通过电话或短信向植保中心上报数据，使得工作繁锁、工作量大且不易同时获取广域环境下(如广西甘蔗主产区)的害虫种群动态，影响测报农作物害虫发生的准确性、实时性。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是现有农作物害虫测报工作繁锁、耗费人力大和实时性差的问题，提供一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统。
为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
基于物联网的农作物害虫智能测报系统，包括远程数据中心和至少一个测报装置，测报装置分别设置在不同的监测点处；其特征在于：每个测报装置主要由主控单元、以及与主控单元相连的诱捕单元、清理单元、图像采集单元和环境监测单元组成；诱捕单元设在清理单元中；图像采集单元位于诱捕单元的上方，并朝向诱捕单元；环境监测单元安装在诱捕单元附近；主控单元与远程数据中心连接。
上述方案中，诱捕单元包括诱捕箱和设置在诱捕箱中的诱捕器。
上述方案中，诱捕器为性诱剂和/或诱虫灯。
上述方案中，清理单元包括冲洗水箱、水虫分离器、主水箱、水泵、上水管、下水管、引导管、进风管、排水管和排虫管；主水箱、冲洗水箱和水虫分离器均为密闭的中空容器；主水箱、水虫分离器和冲洗水箱自下而上间隔设置；诱捕单元设置在水虫分离器和冲洗水箱之间；上水管的入口通过水泵与主水箱相连通，上水管的出口与冲洗水箱相连通；下水管的入口通过第一电磁阀与冲洗水箱相连通，下水管的出口朝向诱捕单元；引导管的入口通过连接第二电磁阀连接在诱捕单元的下端面，并与诱捕单元相连通，引导管的出口连接在水虫分离器的上端面，并与水虫分离器的柱状空间相连通；进风管的入口通过涡轮与大气相通，进风管的出口连接在水虫分离器的侧壁上；水虫分离器的内腔中还设有离心滤网和多条通气管，该离心滤网将水虫分离器的内腔分隔为2个部分，即位于中心的柱状空间和环设在柱状空间外侧的环状空间；多条通气管竖直设置在环状空间内；所有通气管均匀分布在离心滤网的外侧，并与离心滤网的外侧表面相贴；通气管与离心滤网相贴的一侧上开设有1个以上的出口，且通气管的出口朝向滤网；所有通气管的入口均与进风管的出口相通；排水管的入口通过第三电磁阀与水虫分离器的环状空间相连通，排水管的出口与主水箱相通；排虫管的入口通过第四电磁阀与水虫分离器的柱状空间相连通，排虫管的出口穿过主水箱与外部相通。
上述方案中，水虫分离器的柱状空间的容积小于环状空间的容积。
上述方案中，水虫分离器的柱状空间的容积与环状空间的容积之比为1:3。
上述方案中，开设在每条通气管上的出口为多个，且这些出口呈沿着离心滤网的中轴线方向排列。
上述农作物害虫智能测报系统的测报装置还进一步包括供电单元，该供电单元包括太阳能电池板和发电电路，该太阳能电池板设置在清理单元的正上方；太阳能电池板的输出端与发电电路的输入端相连，发电电路的输出端为主控单元、诱捕单元、清理单元、图像采集单元和环境监测单元供电。
与现有技术相比，本实用新型在继承传统农作物害虫测报习惯与经验的基础上，通过物联网图像识别、远程监测、传输与控制技术将调查数据反馈到监测中心进行分析，构建农作物害虫智能测报装置；及时获取害虫种群发生发展的动态演变过程，提升预测预报的准确性与时效性。本实用新型不仅实现了无人值守的智能化监控，能够实现广域环境下的实时测报；而且有助于提高农作物害虫发生危害预测预报的智能性和准确性，及时监测和预报其种群动态有助于科学合理采取措施控制该虫的危害，减少农药施用量和环境污染。
附图说明
图1为一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统的原理框图。
图2为测报装置的结构示意图。
图3为一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统的工作流程图。
图中标号：1、水泵；2、上水管；3、下水管；4、引导管；5、进风管；6、排水管；7、排虫管；8图像采集单元；9、环境监测单元；10、供电单元。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
本实用新型旨在利用物联网与机器学习等技术实时获取田间小气候及农作物害虫(通过飞蛾)信息，建立起广域环境下农作物害虫的分布式综合实时监测与智能预报、专家集中指导、信息实时分发的现代农业害虫防治体系，为农业持续增长、生态发展提供可靠的技术支持。
参见图1和2，一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统，包括远程数据中心和至少一个测报装置，测报装置分别设置在不同的监测点处。每个测报装置主要由供电单元10、主控单元、诱捕单元、清理单元、图像采集单元8和环境监测单元9组成。
远程数据中心的害虫(飞蛾)图像检测软件对图像进行分析，获得害虫数量。首先需要对发回的图像进行预处理，除去不必要的噪声(由于天气变化以及成像背景等因素)干扰，清洁数据，获得具有一定质量的害虫图像后；接着采用自适应的深度学习框架，将害虫对象的特征提取、检测以及分类整合到一个统一的框架，以获取图像中害虫的数量以及种类。具体来讲，通过前期一定量的图像数据采集，形成初始的系统；通过对样本的不断采集与在线学习，完成系统检测、分类的自动升级，提高检测、分类精度，避免人工的干预，实现系统的智能化。
供电单元10为系统提供电源。该供电单元10包括太阳能电池板和发电电路，该太阳能电池板设置在清理单元的正上方。太阳能电池板的输出端与发电电路的输入端相连，发电电路的输出端为诱捕单元、清理单元和图像采集单元8供电。
主控单元为系统的控制核心，连接诱捕单元、清理单元、图像采集单元8和环境监测单元9。图像采集单元8和环境监测单元9将监测到的信息发送到主控单元，并经由主控单元发送到远程数据中心。在主控单元的控制下，驱动诱捕单元和清理单元按照预定的时序工作。
图像采集单元8定期拍摄诱捕单元中的害虫情况。图像采集单元8位于诱捕单元的上方，并朝向诱捕单元。图像采集单元8包括摄像头和图像采集卡。摄像头与诱捕单元的诱捕箱相对，摄像头的输出端经图像采集卡与主控单元连接。摄像头根据指令或定时触发开机来拍摄诱捕箱中水面图像，该图像经过图像采集卡处理后送入到主控单元中，并由主控单元将其传送至远程数据中心，以识别诱捕单元中害虫的数量。
环境监测单元9用于监控监测点处的环境情况，以获得田间环境小气候与害虫发生发展趋势之间的关系。环境监测单元9安装在诱捕单元附近。环境监测单元9包括温度传感器、湿度传感器、照度传感器、风速传感器和/或风向传感器等，用于对空气温度、湿度、光照、风向等田间环境小气候实时监测，上述传感器通过Modbus协议与主控单元通信。
诱捕单元主要用于诱捕田间害虫飞蛾。诱捕单元包括诱捕箱和设置在诱捕箱中的诱捕器。在本实用新型中，诱捕箱呈碗状结构。根据测报装置所处田间虫害的种类，针对性的设置相应的性诱剂和/或诱虫灯。
清理单元用户定期将诱捕单元中的害虫清除。清理单元作为水循环利用系统，包括冲洗水箱、水虫分离器、主水箱、水泵1、上水管2、下水管3、引导管4、进风管5、排水管6和排虫管7。主水箱、冲洗水箱和水虫分离器均为密闭的中空容器。主水箱、水虫分离器和冲洗水箱自下而上间隔设置。诱捕单元设置在水虫分离器和冲洗水箱之间。上水管2的入口通过水泵1与主水箱相连通，上水管2的出口与冲洗水箱相连通。下水管3的入口通过第一电磁阀与冲洗水箱相连通，下水管3的出口朝向诱捕单元。引导管4的入口通过连接第二电磁阀连接在诱捕单元的下端面，并与诱捕单元相连通，引导管4的出口连接在水虫分离器的上端面，并与水虫分离器的柱状空间相连通。进风管5的入口通过涡轮与大气相通，进风管5的出口连接在水虫分离器的侧壁上。水虫分离器的内腔中还设有离心滤网和多条通气管，该离心滤网将水虫分离器的内腔分隔为2个部分，即位于中心的柱状空间和环设在柱状空间外侧的环状空间，其中柱状空间的容积小于环状空间的容积。在本实施例中，水虫分离器的柱状空间的容积与环状空间的容积之比为1：3。多条通气管竖直设置在环状空间内。所有通气管均匀分布在离心滤网的外侧，并与离心滤网的外侧表面相贴。通气管与离心滤网相贴的一侧上开设有1个以上的出口，这些出口呈沿着离心滤网的中轴线方向排列，并朝向滤网。所有通气管的入口均与进风管5的出口相通。排水管6的入口通过第三电磁阀与水虫分离器的环状空间相连通，排水管6的出口与主水箱相通。排虫管7的入口通过第四电磁阀与水虫分离器的柱状空间相连通，排虫管7的出口穿过主水箱与外部相通。
此外，本实用新型的冲洗水箱上还设有遮挡盖。在本实用新型中，遮挡盖由太阳能电池板兼做。遮挡盖用于防止雨水溅入诱捕单元，保护诱捕单元的水质，并适当的遮挡阳光，减少诱捕单元的水分蒸发；也保护主控单元及相关的电子设备不被雨水侵蚀；遮挡部分阳光，保证摄像头拍照的亮度在合理的范围内。
参见图3，上述一种基于物联网的农作物害虫智能测报系统的工作过程如下：
诱捕单元通过引诱物引诱害虫，图像采集单元8定时对落到诱捕单元的诱捕箱中的害虫拍摄图像，拍摄的图像及相应时间点的田间环境信息一起被发送到远程数据中心。
远程数据中心的害虫图像检测软件对图像进行分析，获得害虫数量。首先需要对发回的图像进行预处理，除去不必要的噪声(由于天气变化以及成像背景等因素)干扰，清洁数据，获得具有一定质量的害虫图像后；接着采用自适应的深度学习框架，将害虫对象的特征提取、检测以及分类整合到一个统一的框架，以获取图像中害虫的数量以及种类。具体来讲，通过前期一定量的图像数据采集，形成初始的系统；通过不断的样本采集与在线学习，完成系统检测、分类的自动升级，提高检测、分类精度，避免人工的干预，实现系统的智能化。
每次害虫图像信息采集完成后清理单元启动，清理单元的冲洗水箱底端两侧的第一电磁阀和诱捕单元下方的第二电磁阀通过主控单元开启，冲洗水箱的水流通过下水管3流至诱捕单元。为了加大水流对诱捕箱的冲洗力度，冲水时水流沿诱捕单元的倒梯形诱捕箱口环绕形成旋涡，将冲洗水与害虫一并通过引导管4流入水虫分离器。通过主控单元关闭第一和第二电磁阀，开启第三电磁阀，使得冲洗水通过排水管6流入主水箱。待落到水中的害虫被过滤出来，关闭第三电磁阀，开启第四电磁阀，将农作物害虫通过排虫管7排至外部。此外，在进风管5的入口处设有涡轮，通过高压气流经由通气管将附着在滤网上的残留害虫全部吹落到排虫管7。水虫分离器将害虫清理干净后关闭第四电磁阀，开启水泵1，将主水箱的冲洗水通过上水管2加入冲洗水箱，达到水资源循环利用的效果。
再次采集诱捕单元的图像信息，发送到远程数据中心，并再次对诱捕单元中是否残留有害虫进行检测，如果残留有害虫，则重新启动害虫清理单元，直至诱捕单元清理干净。
本实用新型不仅实现了无人值守的智能化监控，而且有助于提高农作物害虫发生危害预测预报的智能性和准确性，及时监测和预报其种群动态有助于科学合理采取措施控制该虫的危害，减少农药施用量和环境污染。
需要说明的是，尽管以上本实用新型所述的实施例是说明性的，但这并非是对本实用新型的限制，因此本实用新型并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本实用新型原理的情况下，凡是本领域技术人员在本实用新型的启示下获得的其它实施方式，均视为在本实用新型的保护之内。
Claims (8)
1.基于物联网的农作物害虫智能测报系统，包括远程数据中心和至少一个测报装置，测报装置分别设置在不同的监测点处；其特征在于：每个测报装置主要由主控单元、以及与主控单元相连的诱捕单元、清理单元、图像采集单元(8)和环境监测单元(9)组成；诱捕单元设在清理单元中；图像采集单元(8)位于诱捕单元的上方，并朝向诱捕单元；环境监测单元(9)安装在诱捕单元附近；主控单元与远程数据中心连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：诱捕单元包括诱捕箱和设置在诱捕箱中的诱捕器。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：诱捕器为性诱剂和/或诱虫灯。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：清理单元包括冲洗水箱、水虫分离器、主水箱、水泵(1)、上水管(2)、下水管(3)、引导管(4)、进风管(5)、排水管(6)和排虫管(7)；
主水箱、冲洗水箱和水虫分离器均为密闭的中空容器；主水箱、水虫分离器和冲洗水箱自下而上间隔设置；诱捕单元设置在水虫分离器和冲洗水箱之间；
上水管(2)的入口通过水泵(1)与主水箱相连通，上水管(2)的出口与冲洗水箱相连通；下水管(3)的入口通过第一电磁阀与冲洗水箱相连通，下水管(3)的出口朝向诱捕单元；
引导管(4)的入口通过连接第二电磁阀连接在诱捕单元的下端面，并与诱捕单元相连通，引导管(4)的出口连接在水虫分离器的上端面，并与水虫分离器的柱状空间相连通；进风管(5)的入口通过涡轮与大气相通，进风管(5)的出口连接在水虫分离器的侧壁上；
水虫分离器的内腔中还设有离心滤网和多条通气管，该离心滤网将水虫分离器的内腔分隔为2个部分，即位于中心的柱状空间和环设在柱状空间外侧的环状空间；多条通气管竖直设置在环状空间内；所有通气管均匀分布在离心滤网的外侧，并与离心滤网的外侧表面相贴；通气管与离心滤网相贴的一侧上开设有1个以上的出口，且通气管的出口朝向滤网；所有通气管的入口均与进风管(5)的出口相通；
排水管(6)的入口通过第三电磁阀与水虫分离器的环状空间相连通，排水管(6)的出口与主水箱相通；排虫管(7)的入口通过第四电磁阀与水虫分离器的柱状空间相连通，排虫管(7)的出口穿过主水箱与外部相通。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：水虫分离器的柱状空间的容积小于环状空间的容积。
6.根据权利要求5所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：水虫分离器的柱状空间的容积与环状空间的容积之比为1:3。
7.根据权利要求4所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：开设在每条通气管上的出口为多个，且这些出口呈沿着离心滤网的中轴线方向排列。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的农作物害虫智能测报系统，其特征在于：测报装置还进一步包括供电单元(10)，该供电单元(10)包括太阳能电池板和发电电路，该太阳能电池板设置在清理单元的正上方；太阳能电池板的输出端与发电电路的输入端相连，发电电路的输出端为主控单元、诱捕单元、清理单元、图像采集单元(8)和环境监测单元(9)供电。
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