[发明专利]设施温室内作物病虫害自动监测与智能施药防控系统

说明书

一、技术领域

本发明为智能控制与作物保护交叉技术领域。

二、背景技术

设施温室包括钢架连栋塑料大棚、北方半地下日光温室、玻璃温室等，用于各种蔬菜果品、花卉苗木等增温生长和反季节上市，可显著提升种植业经济效益，是现代高效农业的重要组成部分。由于设施温室中温度、湿度等环境条件较稳定、适宜，多种病虫害频繁发生。烟粉虱、蚜虫等重要害虫，不仅刺吸汁液危害作物，还传播番茄黄化曲叶病、黄瓜花叶病等毁灭性病害。烟粉虱、蚜虫、温室白粉虱、粉蚧等温室害虫体型小、繁殖率高、隐蔽性强，且轻微触动即掉落或飞离，因此，目前在温室中人工喷药防治害虫的扰动性强、针对性差、效果不佳，掉落后残存的害虫更易产生抗药性；且在相对密闭的温室中喷雾施药，对喷药者健康有不良影响。亟需研发集智能控制、物联网和病虫害监测与防控技术于一体的精准、快捷、智能化瞬时施药防治病虫害的软、硬件集成系统，避免害虫脱逃漏治及贻误病害早期发现与防治的时机，提升相对密闭系统病虫害可持续防控效果和用药安全性，减少用药量、施药次数和防治工本。

三、发明内容

根据设施温室内环境相对独立、可密闭、易操控，基本不受外部风雨影响，发明温室内作物病虫害自动监测与智能化施药防控系统，在准确监测多样点作物生长和病虫害发生动态的基础上，实现精准、快捷、同步施药防治一间或多间温室的一种或多种病虫害。该系统的软硬件包含以下四部分。

1、不同作物病害、害虫的识别与动态监测模块：包括多样点高清摄像头、红外光谱仪、传感器等探测设备(均按叶片正、反面和植株上、中、下部分别定位监测)，图像信息传输线缆或无线网络，定时定点摄像或光谱探测控制、害虫和病害特征图像自动比对识别(动态特征：大小/位置/颜色/光谱/边界等特征性变化，静态特征：与病害或害虫特征数据库比对)及样点害虫(运动性、生长性个体)计数、作物病症面积及扩展动态、病情指数监测等软件。其中，害虫和病害的自动识别引入特征图像、光谱等的优化算法(如SIFT、HASH算法等)实现，可有效克服噪声干扰。

2、病虫害防治决策与控制模块：内置不同病虫害的防治阈值(集成作物和病害、害虫的特征数据库)，并与上述监测的多样点相应害虫密度、病情指数等自动进行算法比对。从而确定是否启动一种或多种可配伍杀虫剂、杀菌剂的药液配制和施药防治；并从农药应用数据库中选择相应的有效防治药剂及其使用技术方案(用量、浓度、施用方式、喷雾压力范围和雾滴大小等)，同时发布施药警示与确认信号并录入管理日志。

3、施药管路与门阀子系统：包括在每间温室铺设封闭的纵横耐压管路网及压力开关，以及引自上述管路的可伸缩细管和雾化喷头；产生压力气体的空压机、储气罐、减压阀、压力表及电子开关；有效防治温室内作物病虫害的多种农药(包括化学农药和生物源农药)贮存与计量罐、药液混匀配制罐和药液分配器，以及农药定点安全贮存库及连接管路等。

4、智能控制网络：基于有线局域网或无线网络，包含中央控制电脑(或本地服务器、云端平台)、网络设备(线缆、路由器等)、电子开关、电子标签等物联网硬件(与温室的施药管路、害虫监测信息网络等整体布局)，以及由上述控制软件、数据库和系统管理模块集成的害虫智能监测与防控系统软件及其扩展应用的移动客户端。其中，系统管理模块包括每个农户注册用户及其每间温室用户管理、各种数据库管理(资料充实、更新、修改、删除等)、信息传输发布和交流管理、系统帮助文件和用户文件等各种文件管理等，其源程序与系统其他软件模块为一个整体。该网络具备可扩展性，以满足定期数据更新和设备升级的需要。

该系统的用户可连接到云端平台，云端服务器对病虫害识别与监测过程中获取的各种作物病害和害虫发生发展动态图像及相应的农药防控技术方案与效果等大数据进行对应分析，不断充实、修订不同作物上各种病虫害监测、农药防控技术方案等相关数据库；专家则可参与相关样本的云端大数据分析、并以分析结果为依据，进一步优化施药防控技术方案，反馈给系统和用户，从而提升系统的病虫害防控效能和作物产量与质量水平。

该系统提供给用户的交流平台，使不同用户之间可交流，并与专家互动，以获得相关知识和更精准的技术指导。

该系统各模块(子系统)之间及软硬件之间均需相互兼容，应用标准接口或建立相同的接口标准。同时对云端平台数据结构、数据采集与分析模型、通信过程等进行多层次选择与优化，确保整个系统的稳健畅行。系统软件可定期通过云端平台升级优化，以提高准确性、可靠性，并适应新的变化。

四、附图说明：