基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲害智能監(jiān)控系統(tǒng)

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1、2015年5月農(nóng)機(jī)化研究第5期基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲害智能監(jiān)控系統(tǒng)張恩迪，張佳銳(湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院，長(zhǎng)沙410082)摘要:為提高我國(guó)農(nóng)業(yè)抗病蟲害的整體水平，精準(zhǔn)研究農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)蟲害數(shù)目變化趨勢(shì)的影響尤為重要?；谖锫?lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲害智能監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)了一套自動(dòng)采集農(nóng)田環(huán)境信息、害蟲數(shù)目，并且可以進(jìn)行設(shè)備參數(shù)設(shè)置的系統(tǒng)。采用K－means聚類算法從拍攝圖片背景中提取稻飛虱和最小二乘法橢圓擬合，用橢圓率區(qū)分蟲體和雜質(zhì)統(tǒng)計(jì)稻飛虱數(shù)目。同時(shí)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)功能模塊，實(shí)現(xiàn)了蟲害等信息的自動(dòng)采集和自動(dòng)化運(yùn)作，為有效防控病蟲害奠定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:

2、物聯(lián)網(wǎng);GPＲS/GPS;農(nóng)業(yè)病蟲害;K－means;橢圓擬合;智能監(jiān)控+中圖分類號(hào):TP273．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003－188X(2015)05－0229－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.05.051信息的自動(dòng)采集、精準(zhǔn)定位、無(wú)線傳輸、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、實(shí)0引言［1］時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)設(shè)置等功能。本系統(tǒng)研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)了農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境與病蟲害、昆蟲誘捕量與病蟲害的遇和挑戰(zhàn)。我國(guó)是一個(gè)人口眾多，人均耕地稀少的國(guó)關(guān)系，進(jìn)而為研究農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境、病蟲害等與產(chǎn)量、家，隨著自然生態(tài)環(huán)境逐漸惡化和城市

3、化進(jìn)程日益加質(zhì)量的相關(guān)性與應(yīng)對(duì)方案打下基礎(chǔ)。速，人均可用耕地面積將進(jìn)一步減少。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲害智能監(jiān)控系統(tǒng)的體系構(gòu)架存在很多問題如基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、管理粗放、生產(chǎn)技術(shù)(見圖1)由3層組成，由下往上依次是監(jiān)測(cè)站點(diǎn)感知落后及抵御自然災(zāi)害能力差等。農(nóng)業(yè)病蟲害是農(nóng)作層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層和服務(wù)器應(yīng)用管理層。物生長(zhǎng)過程中遭受的重大客觀存在的自然災(zāi)害，直接威脅著農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。本系統(tǒng)是基于“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃“農(nóng)村物聯(lián)網(wǎng)綜合信息服務(wù)科技工程”的項(xiàng)目，以湖南省2220hm生態(tài)茶葉示范基地和20hm袁隆平水稻田示范基地為例，設(shè)計(jì)一套集遠(yuǎn)程農(nóng)作物環(huán)境監(jiān)控、病蟲害

4、監(jiān)測(cè)、專家數(shù)據(jù)庫(kù)智能分析數(shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)智能設(shè)置為一體的農(nóng)業(yè)蟲害監(jiān)控系統(tǒng)，旨在有效提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的管理水平，建立智能化農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)。其對(duì)于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)病蟲害預(yù)測(cè)防控的準(zhǔn)確率和減少農(nóng)作物損害，指導(dǎo)我國(guó)的農(nóng)業(yè)科學(xué)生產(chǎn)具有重大意義。圖1系統(tǒng)的體系構(gòu)架Fig．1Architectureofthesystem1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2監(jiān)測(cè)站點(diǎn)感知層設(shè)計(jì)基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)蟲害智能監(jiān)控系統(tǒng)利用GPＲS/GPS及Internet等多種網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多平臺(tái)的農(nóng)田農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境是一個(gè)開放復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，溫度、濕度、光照以及地理位置等生長(zhǎng)環(huán)境信息都與蟲收稿日期:2014－05－19害

5、數(shù)目的變化息息相關(guān)，因此準(zhǔn)確、有效獲取農(nóng)作物基金項(xiàng)目:“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD35B06)生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)與蟲害數(shù)量是十分必要的。作者簡(jiǎn)介:張恩迪(1964－)，男，湖南常德人，高級(jí)工程師，碩士生導(dǎo)師，(E－mail)zediot@163．com。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)是系統(tǒng)的底層終端，主要負(fù)責(zé)農(nóng)作物生通訊作者:張佳銳(1989－)，女，湖北襄陽(yáng)人，碩士研究生，(E－mail)長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，用戶也可以通marvellouszhang@163．com?！?29·2015年5月農(nóng)機(jī)化研究第5期過監(jiān)測(cè)站點(diǎn)終端查詢和監(jiān)控傳感器的工作狀態(tài)。感

6、于農(nóng)田潮濕環(huán)境、單數(shù)據(jù)線輸出的AM2305。供電電知層信息采集終端硬件結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。壓為3．3～6V。溫度測(cè)量范圍為－40～125℃，測(cè)量精度為±0．3℃;相對(duì)濕度測(cè)量范圍為0～100%，測(cè)量精度為±2%。溫濕度傳感器輸出已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)。光照強(qiáng)度傳感器采用16位高精度數(shù)字光強(qiáng)度傳感器BH1750FVI，是一種用于兩線式串行總線接口的數(shù)字型光強(qiáng)度傳感器集成電路，可支持較大范圍的光照強(qiáng)度變化。昆蟲計(jì)數(shù)傳感器采用DATA－LYNX型昆蟲自動(dòng)計(jì)數(shù)站，內(nèi)部由昆蟲計(jì)數(shù)傳感器和數(shù)據(jù)采集器組成，運(yùn)用昆蟲激素吸引相應(yīng)昆蟲撞擊傳感器，形成脈沖信號(hào)來(lái)計(jì)數(shù)，從而準(zhǔn)確記錄昆蟲的

7、數(shù)量。監(jiān)測(cè)站點(diǎn)地理位置獲取選用帶有時(shí)間校準(zhǔn)功能的GPS模塊BS－126GPS。GPS接收機(jī)在上電完成初始圖2監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息采集終端硬件結(jié)構(gòu)圖化后，天線自動(dòng)接收導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)時(shí)播發(fā)導(dǎo)航電文Fig．2Hardwarestructurediagramofimformationcollectionterminal($GPＲMC幀數(shù)據(jù))，GPS模塊將采集的導(dǎo)航電文通由圖2可以看出，感知層信息采集終端使用了模過串口中斷發(fā)送到微處理器，微處理器模塊提取出精塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由供電模塊、核心處理器模塊、監(jiān)測(cè)傳度、緯度、UTC時(shí)間和日期等信息。BS－126連接電路感器組模塊(溫濕度傳感

8、器、光照強(qiáng)度、昆蟲計(jì)數(shù)傳感如圖4所示。STM32F1