本發明涉及農作物害蟲遠程智能監測技術領域，具體涉及一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統。

背景技術：

目前，我國主要利用性誘劑結合田間蟲情調查預測預報農作物害蟲(如甘蔗螟蟲)的發生。然而，應用性誘劑需要每天人工記錄誘蛾數量，工作繁鎖、工作量大且不易同時獲取廣域環境下(如廣西甘蔗主產區)的害蟲種群動態，影響測報農作物害蟲發生的準確性。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是現有農作物害蟲測報工作繁鎖、耗費人力大和實時性差等問題，提供一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統，包括遠程數據中心和至少一個測報裝置；每個測報裝置包括支架、以及固定在支架上的主控單元、圖像采集單元、誘捕單元、噴氣單元、環境監測單元和數據傳輸單元；圖像采集單元位于誘捕單元的上方，并朝向誘捕單元；噴氣單元位于誘捕單元的的一側，并朝向誘捕單元；主控單元連接圖像采集單元、誘捕單元、噴氣單元、環境監測單元和數據傳輸單元；數據傳輸單元與遠程數據中心連接。

上述方案中，各個測報裝置分別設置在不同的監測點處。

上述方案中，誘捕單元包括誘捕器、水槽、濾網及濾網支架、垂直升降電機、傾斜角度控制電機；誘捕器和水槽固定在支架上，且誘捕器設置在水槽內或水槽的正上方；水槽的上部開口，濾網固定在濾網支架上，且濾網一端與濾網支架鉸鏈，濾網及濾網支架設置在水槽內；濾網與濾網支架的間隙設置傾斜角度控制電機，該傾斜角度控制電機帶動濾網在水槽上方傾斜預定角度；濾網支架的下部設置垂直升降電機，該垂直升降電機帶動濾網支架在水槽內升降(濾網隨濾網支架升降)；垂直升降電機和傾斜角度控制電機連接主控器。

上述方案中，誘捕器為性誘劑和/或誘蟲燈。

上述方案中，噴氣單元包括氣槍、儲氣罐和氣泵；氣泵的出氣口連接儲氣罐的入氣口，儲氣罐的出氣口連接與氣槍的入氣口，氣槍的出氣口與誘捕單元的濾網的下表面相對；氣泵與主控單元連接。

上述方案中，儲氣罐內還設有一壓力傳感器，該壓力傳感器與主控單元連接。

上述方案中，圖像采集單元包括攝像頭和圖像采集卡；攝像頭與誘捕單元濾網的上表面相對；攝像頭經圖像采集卡與主控單元連接。

上述方案中，環境監測單元包括溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、風速傳感器和/或風向傳感器。

上述方案中，還進一步包括供電單元，該供電單元為主控單元、圖像采集單元、誘捕單元和噴氣單元供電。

上述方案中，數據傳輸單元為移動通信單元。

與現有技術相比，本發明在繼承傳統農作物害蟲測報習慣與經驗的基礎上，通過物聯網圖像識別、遠程監測、傳輸與控制技術將調查數據反饋到監測中心進行分析，構建農作物害蟲智能測報裝置；及時獲取害蟲種群發生發展的動態演變過程，提升預測預報的準確性與時效性。本發明不僅實現了無人值守的智能化監控，能夠實現廣域環境下的實時測報；而且有助于提高農作物害蟲發生危害預測預報的智能性和準確性，及時監測和預報其種群動態有助于科學合理采取措施控制該蟲的危害，減少農藥施用量和環境污染。

附圖說明

圖1為一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統的原理框圖。

圖2為測報裝置的結構示意圖。A)為清理害蟲狀態圖；B)誘捕害蟲狀態圖。

圖3為一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統的工作流程圖。

圖中標號：1、支架；2、供電單元；3、主控單元；4、圖像采集單元；51、誘捕器；52、水槽；53、濾網；54、濾網支架；55、垂直升降電機；56、傾斜角度控制電機；6、噴氣單元；7、環境監測單元。

具體實施方式

附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖,以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。

參見圖1，一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統，包括遠程數據中心和至少一個測報裝置。各個測報裝置分別設置在不同的監測點處。

所述測報裝置能夠對被誘捕的農作物害蟲進行圖像信息采集、檢測計數，便于在廣域環境下對農作物害蟲的發生、發展進行實時測報。每個測報裝置包括支架1、以及固定在支架1上的供電單元2、主控單元3、圖像采集單元4、誘捕單元、噴氣單元6、環境監測單元7和數據傳輸單元。

誘捕單元主要用于誘捕田間害蟲，包括誘捕器51、水槽52、濾網53、濾網支架54、垂直升降電機55、傾斜角度控制電機56。誘捕器51和水槽52固定在支架1上。根據測報裝置所處田間蟲害的種類，針對性的設置相應的性誘劑和/或誘蟲燈。性誘劑和/或誘蟲燈可以設置在水槽52內，也可以設置在水槽52的正上方。在本發明優先實施例中，所述誘捕器51為性誘劑，其設置在水槽52的正上方的懸掛架上，水槽52儲水。水槽52的上部開口，濾網53及濾網支架54設置在水槽52內。濾網53及濾網支架54的下部設置垂直升降電機55，該垂直升降電機55帶動濾網53及濾網支架54在水槽52內升降。濾網53與濾網支架的54的一端鉸鏈，濾網53與濾網支架54中間設置傾斜角度控制電機56，該傾斜角度控制電機56帶動濾網53在水槽52上方傾斜預定角度，并使得濾網53與水平面構成一定角度。垂直升降電機55和傾斜角度控制電機56連接主控器。

當處于誘捕害蟲狀態時，垂直升降電機55和傾斜角度控制電機56均不工作，此時濾網53在水槽52的內部保持水平，如圖2B。當處于清理害蟲狀態時，垂直升降電機55逐漸上升至最高點，并使得濾網53與水槽52的上開口相平，同時傾斜角度控制電機56逐漸傾斜，并使得濾網53在水槽52的上開口處傾斜一定角度，如圖2A。為了提高系統可靠性和穩定性，水槽52內還設有液位傳感器來監測水槽52液位，濾網53上設有高度和角度傳感器來監測濾網53高度與角度；上述液位傳感器、以及高度和角度傳感器均與主控單元3連接。

圖像采集單元4定期拍攝誘捕單元中的害蟲情況。圖像采集單元4位于誘捕單元的上方，并朝向誘捕單元。圖像采集單元4包括攝像頭和圖像采集卡。攝像頭與誘捕單元的濾網53的上表面相對。攝像頭經圖像采集卡與主控單元3連接。攝像頭根據指令或定時觸發開機來拍攝水槽52中水面圖像，該圖像經過圖像采集卡處理后送入到主控單元3中，并由主控單元3將其傳送至遠程數據中心，以識別和計數水槽52中害蟲的數量。

噴氣單元6定期將誘捕單元中的害蟲清除。噴氣單元6位于誘捕單元的的一側，并朝向誘捕單元。噴氣單元6包括氣槍、儲氣罐和氣泵。主控單元3連接氣泵的控制端，氣泵的出氣口連接儲氣罐的入氣口，儲氣罐的出氣口連接與氣槍的入氣口，氣槍的出氣口與誘捕單元的濾網53的下表面相對。在本發明中，氣槍的個數為多個，且這些氣槍分布在不同的水平高度上，以確保處于濾網53上的害蟲全部能夠被氣槍噴出的高壓氣流吹走。為了能夠對噴氣單元6的工作狀態進行監控，儲氣罐內還設有一壓力傳感器，該壓力傳感器的輸出端與主控單元3連接，以實現對儲氣罐的氣壓的監測并依據監測值自動加壓。噴氣單元6能夠將圖像檢測單元檢測過的害蟲從水槽52中清理干凈，為下次害蟲圖像檢測做好準備。

環境監測單元7用于監控監測點處的環境情況，以獲得田間環境小氣候與害蟲發生發展趨勢之間的關系。環境監測單元7包括溫度傳感器、濕度傳感器、照度傳感器、風速傳感器和/或風向傳感器等，用于對空氣溫度、濕度、光照、風向等田間環境小氣候實時監測裝置。在本發明優選實施例中，環境監測單元7設置在一個百葉箱中。

數據傳輸單元用于實現測報裝置與遠程數據中心的連接，并具備接收和發送數據及指令的功能。數據傳輸單元將圖像、各種環境信息及測報裝置自身的各種狀態信息發送到遠程數據中心，并接收由遠程數據中心發來的指令。其中數據傳輸單元可以是有線傳輸單元(如USB線、同軸電纜或光纖等)和無線傳輸單元(如WIFI、2G、3G或4G等)。在本發明優選實施例中，數據傳輸單元為移動通信單元，即使用移動運營商所提供的網絡進行數據傳輸。

主控單元3為檢測裝置的控制核心，連接圖像采集單元4、誘捕單元、噴氣單元6、環境監測單元7和數據傳輸單元。圖像采集單元4和環境監測單元7將監測到的信息發送到主控單元3，然后經過數據傳輸單元發送到遠程數據中心。在主控單元3的控制下，驅動誘捕單元和噴氣單元6按照預定的時序工作。

供電單元2為系統提供電源。供電單元2包括太陽能板和電池組，該太陽能板為主控單元3、圖像采集單元4、誘捕單元和噴氣單元6供電。

所述遠程數據中心實現害蟲圖像檢測及相關數據的存儲處理，為用戶提供可視化的監測信息。

參見圖3，上述一種基于物聯網的農作物害蟲智能測報系統的工作過程如下：

誘捕單元采用性誘劑等引誘物引誘害蟲，圖像采集單元4定時對落到水槽52中的害蟲拍攝圖像，拍攝的圖像及相應時間點的田間環境信息一起被發送到遠程數據中心。

遠程數據中心的害蟲圖像檢測軟件對圖像進行分析，獲得害蟲數量。首先需要對發回的圖像進行預處理，除去不必要的噪聲(由于天氣變化以及成像背景等因素)干擾，清潔數據，獲得具有一定質量的害蟲圖像后；接著采用自適應的深度學習框架，將害蟲對象的特征提取、檢測以及分類整合到一個統一的框架，以獲取圖像中害蟲的數量以及種類。具體來講，通過前期一定量的圖像數據采集，形成初始的系統；通過不斷的樣本采集與在線學習，完成系統檢測、分類的自動升級，提高檢測、分類精度，避免人工的干預，實現系統的智能化。

每次采集完害蟲圖像之后，誘捕單元的垂直升降電機55啟動，將水槽52中的濾網53升到預定的高度，落到水中的害蟲被過濾出來；濾網53達到預定的高度后，誘捕單元的傾斜角度控制電機56將濾網53傾斜到預定的角度。當濾網53上升，并達到預定角度后，噴氣單元6啟動：從各個氣槍同時噴出的高壓氣流直接噴向濾網53，該高壓氣流將附著在濾網53上的農作物害蟲吹落到地上。噴氣單元6依據儲氣罐氣壓壓力傳感器自動啟動氣泵充氣。

噴氣單元6將害蟲清理干凈后，誘捕單元啟動傾斜角度控制電機56和垂直升降電機55，傾斜角度控制電機56先將濾網53回復到水平角度，傾斜角度控制電機56再將的濾網53降到到水槽52中原來的高度。

再次采集水槽52圖像信息，發送到遠程數據中心，并再次對濾網53中是否殘留有害蟲進行檢測，如果殘留有害蟲，則重啟一次害蟲清理過程。