【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及數(shù)據(jù)分析與監(jiān)測，是基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法及管理系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫室種植已成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要手段。然而，溫室環(huán)境中的病蟲害問題仍然是影響農(nóng)作物生長的主要威脅之一。傳統(tǒng)的溫室病蟲害監(jiān)測方法主要依賴于人工巡視和經(jīng)驗判斷，難以實現(xiàn)對病蟲害的早期預(yù)警和精準監(jiān)測。
2、在病蟲害監(jiān)測參數(shù)的采集上，現(xiàn)有技術(shù)主要依賴于單一的傳感器或圖像識別技術(shù)，如僅通過視覺圖像識別葉片病斑或通過簡單的溫濕度傳感器進行環(huán)境監(jiān)測。這種單一的技術(shù)手段難以為病蟲害的全面評估提供足夠的依據(jù)，缺乏多維度、多參數(shù)的綜合分析能力，此外，現(xiàn)有技術(shù)中存在數(shù)據(jù)分析的實時性和準確性較差的問題，導(dǎo)致難以及時發(fā)現(xiàn)和預(yù)測病蟲害的爆發(fā)趨勢。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中，溫室農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測不夠精準、實時性不足和信息整合不全面的問題，提出了基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法及管理系統(tǒng)。
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法的技術(shù)方案包括如下步驟：
3、s1：對溫室的數(shù)字孿生模型進行建模，并根據(jù)溫室中各個農(nóng)作物的生長速率，對溫室進行蟲害監(jiān)測區(qū)域的劃分；
4、s2：對蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物進行激光散射測試，測量獲取農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)，并同步測量蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的熒光參數(shù)；
5、s3：根據(jù)s2，計算獲取第一葉片健康威脅值，并將溫室中各個蟲害監(jiān)
6、s4：實時采集各個蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的葉片表面生長圖像以及葉片表面溫度圖像；
7、s5：根據(jù)所述葉片表面生長圖像以及所述葉片表面溫度圖像計算第二葉片健康威脅值，根據(jù)第二葉片健康威脅值對蟲害監(jiān)測區(qū)域的蟲害影響程度進行綜合判斷，并將溫室中各個蟲害監(jiān)測區(qū)域的第二葉片健康威脅值可視化至溫室數(shù)字孿生模型中。
8、具體地，s2中，所述激光散射測試包括：
9、s21：將單個蟲害監(jiān)測區(qū)域兩側(cè)的塑料隔離布升起，構(gòu)建氣流通道，同時采集蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物葉片生長的高度數(shù)據(jù)，根據(jù)所述高度數(shù)據(jù)將農(nóng)作物的葉片生長區(qū)域均分為n個水平高度層；
10、s22：將激光發(fā)射器安裝在蟲害監(jiān)測區(qū)域的左側(cè)位置并進行激光發(fā)射器的水平調(diào)試，確保激光束能均勻地穿過農(nóng)作物葉片周圍的氣體環(huán)境，其中，所述水平調(diào)試包括：每次激光散射測試前，將激光發(fā)射器調(diào)節(jié)至與農(nóng)作物葉片相應(yīng)的生長高度層所在的水平高度層保持一致；
11、s23：在蟲害監(jiān)測區(qū)域的右側(cè)位置放置激光信號探測器，調(diào)節(jié)接收器的水平高度與激光發(fā)射器的水平高度層一致，通過接收器接收散射信號；
12、s24：啟動激光發(fā)射器，分別在n個水平高度層進行激光散射測試，并記錄散射信號，根據(jù)所述散射信號計算農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)。
13、具體地，所述農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)的計算策略如下：
14、
15、其中，gdn表示第n個水平高度層內(nèi)農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)；
16、ηn為第n個水平高度層內(nèi)的氣流速度系數(shù)；
17、a為蟲害監(jiān)測區(qū)域的農(nóng)作物的標準表面氣孔表面積；
18、cn為第n個水平高度層內(nèi)的氣體濃度值，c＝k×q，k為轉(zhuǎn)換比例系數(shù)，q為接收器接受到的散射光強度；
19、表示一個監(jiān)測時段t內(nèi)，第n個水平高度層內(nèi)的氣體濃度變化速率。
20、具體地，s2中，所述測量蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的熒光參數(shù)包括如下具體步驟：
21、s25：分別在每一株農(nóng)作物的各個水平高度層選取葉片面積最大的三個葉片，構(gòu)成每一株農(nóng)作物的待測葉片集合；
22、s26：同時通過脈沖幅度調(diào)制熒光儀，對每一株農(nóng)作物的待測葉片集合進行熒光參數(shù)測量，其中，所述熒光參數(shù)包括：初始熒光參數(shù)f0和最大熒光參數(shù)fm；
23、s27：根據(jù)初始熒光參數(shù)和最大熒光參數(shù)計算農(nóng)作物的光合效率系數(shù)，具體為：其中，in為下標，表示第n個水平高度層中的第in株農(nóng)作物；第n個水平高度層中一共有in株農(nóng)作物；
24、表示在第n個水平高度層中，第in株農(nóng)作物的待測葉片集合中的最大熒光參數(shù)的最大值；
25、表示第n個水平高度層內(nèi)的農(nóng)作物的最大熒光參數(shù)的平均值。
26、具體地，s3包括如下具體步驟：
27、s31：提取蟲害監(jiān)測區(qū)域的農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)和光合效率系數(shù)；
28、s32：將所述氣孔導(dǎo)度系數(shù)和所述光合效率系數(shù)，導(dǎo)入第一葉片健康威脅值計算策略中，計算獲取第一葉片健康威脅值，其中，所述第一葉片健康威脅值計算策略具體為：
29、
30、其中，wx1為第一葉片健康威脅值；
31、s33：預(yù)設(shè)第一葉片健康閾值，并進行蟲害監(jiān)測區(qū)域的農(nóng)作物的蟲害影響程度初次評估；
32、當蟲害監(jiān)測區(qū)域的第一葉片健康威脅值大于第一葉片健康閾值，評估蟲害監(jiān)測區(qū)域的農(nóng)作物處于健康狀態(tài)；
33、當蟲害監(jiān)測區(qū)域的第一葉片健康威脅值小于或等于第一葉片健康閾值，將溫室中各個蟲害監(jiān)測區(qū)域的第一葉片健康威脅值可視化至溫室數(shù)字孿生模型中，發(fā)出疑似蟲害警告至溫室管理平臺，并同步執(zhí)行步驟s4。
34、具體地，s4包括如下具體步驟：
35、s41：實時采集各個蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的葉片表面生長圖像，其中，所述葉片表面生長圖像通過攝像設(shè)備采集；
36、s42：將葉片表面生長圖像導(dǎo)入蟲口密度因子計算策略中，所述蟲口密度因子的計算策略具體如下：
37、
38、其中，e1,n表示第n個水平高度層的蟲口密度因子；
39、r為下標，表示第n個水平高度層中的第in株農(nóng)作物上，第r個葉片；表示第in株農(nóng)作物的葉片總數(shù)；
40、表示第r個葉片距離農(nóng)作物根莖底部的實際距離；
41、h表示第in株農(nóng)作物的根莖總高度；
42、表示第r個葉片的葉片表面生長圖像上，蟲口區(qū)域的像素塊數(shù)量；
43、nur表示第r個葉片的葉片表面生長圖像上，葉片區(qū)域像素塊總數(shù)量；
44、表示第in株農(nóng)作物，個葉片的像素塊數(shù)量均值。
45、s43：實時采集各個蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的葉片表面溫度圖像，其中，所述葉片表面溫度圖像通過紅外設(shè)備采集；
46、s44：將葉片表面溫度圖像導(dǎo)入溫度畸變因子計算策略中，所述溫度畸變因子計算策略具體如下：
47、
48、其中，e2,n表示第n個水平高度層的溫度畸變因子；
49、表示第r個葉片的葉片表面溫度圖像上，溫度異常區(qū)域的像素最大值；
50、表示第r個葉片的葉片表面溫度圖像上，溫度異常區(qū)域的像素最小值；
51、表示第in株農(nóng)作物，rin個葉片的溫度異常區(qū)域的像素平均值。
52、具體地，s5包本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于：所述方法包括如下具體步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S2中，所述激光散射測試包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，所述農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)的計算策略如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S2中，所述測量蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的熒光參數(shù)包括如下具體步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S3包括如下具體步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S4包括如下具體步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S5包括如下具體步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，S5還包括如下具體步驟：
9.基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于：所述方法包括如下具體步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，s2中，所述激光散射測試包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，所述農(nóng)作物的氣孔導(dǎo)度系數(shù)的計算策略如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合監(jiān)測方法，其特征在于，s2中，所述測量蟲害監(jiān)測區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物的熒光參數(shù)包括如下具體步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于大數(shù)據(jù)的溫室農(nóng)作物病蟲害綜合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任利峰，
申請(專利權(quán))人：吉林農(nóng)業(yè)科技學院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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