[发明专利]一种水稻飞虱区域虫情监测系统

说明书

本发明涉及水稻飞虱区域虫情监测系统，所述监测系统包括光谱辐射仪、控制模块、通讯模块、无人机平台、多光谱数码相机、地面移动平台、地面测控中心和用户终端等。置于空中搜索平台上的光谱辐射仪测量的水稻冠层光谱信息，由基于STM32F103ZET6的控制模块实时采集，采集模块通过串口电路与与控制模块进行数据通讯，单片机将采集到的数据预存储到外部FLASH中，到发送的时间点将所有的数据打包发送到地面监控中心服务器，统计分析水稻叶片的光谱特征，绘制737‑925nm光谱信息异常分布区域，地面移动平台根据光谱异常区域分布，启用多光谱数码相机赴定点拍摄，用图像编辑软件实时分析监测稻飞虱虫情危害等级，实时为区域内稻飞虱物理灭杀用户终端提供预警信息。

技术领域

本发明属于水稻病虫害监测技术领域，特别涉及一种水稻主要虫害稻飞虱的虫情监测系统。

技术背景

稻飞虱类害虫属同翅目飞虱科，是白背飞虱、褐飞虱和灰飞虱的统称，是水稻主要害虫。主要分布区域为南自海南岛、北至黑龙江、东自台湾省和东部沿海各地，西至新疆均有发生，以长江中下游和华北地区发生较多。

稻飞虱的成、若虫均以口器刺吸水稻汁液为害，一般群集于稻丛中上部叶片，虫口大时，稻株汁液大量丧失而枯黄，同时因大量蜜露洒落附近叶片或穗子上而孳生霉菌，同时还是传播条纹叶枯病等多种水稻病毒病的媒介，所造成的危害常大于直接吸食危害，造成水稻严重减产，严重影响粮食安全。

因此，准确的病虫害灾情监测和预报，是实现科学防治病虫害的基础和前提，对实现病虫害防治与保护生态环境协调并重具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多光谱辐射仪和多光谱相机的水稻冠层光谱信息采集、空中巡查和地面精准检查相结合的虫情危害区域分布图绘制、危害等级划分和微分光谱的信号增强处理算法，为水稻飞虱虫害的实时监控和预警提供了科学、有效的技术方法和装置。

本发明的水稻飞虱区域虫情监测系统，所述系统包括光谱辐射仪、控制模块、通讯模块、空中巡飞平台、多光谱数码相机、地面移动平台和地面虫情监控中心等。

进一步地，所述的光谱辐射仪为多光谱辐射仪，中心波长涵盖可见光到近红外波段，可以有效地覆盖水稻冠层的光谱信息范围。置于无人机、浮空器等开展平台，可实施水稻飞虱虫情的空中巡查。结合机载GPS输出信号，可供地面监测中心绘制水稻受害区域分布图，给地面精准虫情监测和防治提供基础数据。

进一步地，将采集的受害区水稻冠层光谱曲线与对照区光谱曲线进行一阶微分处理，可消除基线漂移和背景干扰，提高原始光谱的分辨率和清晰度。

进一步地，所述空中巡查平台，可以采用有效载荷不小于3kg 的旋翼机，也可使用固定翼飞机，也可以使用系留浮空器。

进一步地，所述控制模块，是基于ARM Cortex-M3核心的32位微处理器，封装了STM32F103ZET6芯片，数据、指令分别走不同的流水线，确保了CPU运行速度达到最大化。微处理器与光谱仪和通讯模块的数据通讯均通过串口进行。

进一步地，所述的通讯模块为SIM900A紧凑型双频GPRS/GSM模块和wife模块，GPRS/GSM模块采用工业标准接口，使用标准串口与微处理器进行数据通讯，单片机将采集到的数据储存到外部FLASH中，在发送的时间点通过互联网将采集数据打包发送到地面监控中心服务器，在3G/4G网络无法覆盖的区域，使用wife模块进行数据传输。

进一步地，所述的多光谱相机，可获得520nm可见光和920nm 的近红外图像，其图像适用于快速提取归一化植被指数、土壤调节植被指数、冠层分离和NIR/G指数。安装在地面移动平台上，机动到监控中心绘制的737-925nm光谱信息异常区域，实施定点拍摄，获取水稻冠层的并通过随机配置的图像编辑软件和GPS模块输出的位置信息，实时分析监测不同测点处稻飞虱虫情危害等级分布。