[发明专利]农林业病害孢子图像信息远程监测系统

说明书

本发明公开了一种农林业病害孢子图像信息远程监测系统，包括病害孢子图像采集设备、多设备组网及访问控制程序、图像处理程序三大部分，系统具有自动化程度高、使用方便、便于维护、实时病害监测、病害爆发预警等特点。图像采集部分抽取空气，使空气中的孢子附着于胶带表面，通过光学显微镜拍摄图像。图像分析程序能够对采集到的图像进行增强与识别，实时监测病害孢子，主动发出病害爆发警告。本发明可实现对病害孢子的连续自动捕捉、显微成像以及对农林业病害的预警,无需人工参与；仪器成本低,实用性强,使产品大范围推广成为了可能,加快传统农林业的现代化转型。

技术领域

本发明应用了物联网技术，涉及系统集成、软件开发技术领域，尤其涉及硬件集成设计，应用于数据采集、自动控制系统、远程控制、数据交互、多点访问中；移动APP开发，应用于终端设备中。

背景技术

我国正处于农林业现代化改造的进程中，互联网和物联网技术也逐渐运用于农林业生产的过程中，并且已经有了相应的成果，但是现阶段发展不完善，更多的还是半自动化的采集储存设备，不仅功能相对单一，并且采集设备需要一些专业的材料和大量的人工干预，以及人工识别，而本系统则实现了全自动病害孢子图像信息采集，病害孢子识别和病害远程监测与预警。在病害高发期，本系统可在宏观未观测到明显病害的情况下，从微观角度直接监测致病原因，对于发现的致病孢子，系统将向所有客户端设备发送预警信息。更为有效的实现了对农林作物病害的远程监测分析，极大地方便了农林业生产者，缩减了工作时间提高了工作效率，真正实现了对农作物病害监测的智能化，降低了农业生产的人力与经济成本。

所以，本发明重在实现系统功能的全面化、全自动化，实现远程监控达到观测的方便化、简单化，推动农业生产的现代化、智能化。

发明内容

本发明解决的主要技术问题是病害孢子图像的全自动化采集，光学显微镜自动对焦，病害孢子显微图像的增强，实现远程多点的硬件采集设备的控制，远程多点病害的识别、监测与预警，移动终端的开发。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：按照组成本发明的病害孢子图像采集设备、多设备组网及访问控制程序和图像处理程序三大模块来进行设计。

对于病害孢子图像采集设备，首先是在设备的选型上要满足国家的指定标准，并且能够在-30～+65摄氏度的温度下正常工作。

其次是对于采集微观图像而言，机械设备部分的运行精度必须能够满足显微镜对焦的要求，并且需要稳定运行，以防止出现过大的震动，导致微观上的病害孢子出现大规模位移，致使图像采集失败。为了满足精度、以及稳定性的需要，本发明采用步进电机驱动丝杆的方式来移动对焦。步进电机能够将电脉冲信号转变为角位移，在数字程序控制系统中应用极为广泛，在非过载状态下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，我们可以通过控制脉冲的数量，达到准确定位的目的，同时，其在通电静止状态下，具有保持力矩，有效防止负载的掉落。基于以上特性，以及对负载重量的分析，本发明选用两相四线42步步进电机作为主要执行机构。由于目前并没有电机的精度可以到达显微对焦的能力，本发明使用精密机械上常用的滚珠丝杆进行精度的提升，丝杆将电机的扭矩转换为轴向作用力，带动精准滑台移动。本发明采用显微镜固定，观察区域移动的方式进行对焦，能够有效降低对焦时产生的震动。

显微镜光源灯的开关通过继电器和STM32嵌入式控制板相连接，在不进行显微镜补光时，可由控制板直接关闭；同时光源灯的亮度调节接口与STM32嵌入式控制板的PWM输出口相连接，在进行显微镜补光时可由控制板输出的PWM方波调整光线强弱。嵌入式控制板上的图像细节增强程序将对采集到的图像进行进一步增强。