[发明专利]一种基于农业物联网的气象灾害预警方法

说明书

一种基于农业物联网的气象灾害预警方法，该方法包括以下步骤：步骤1，搭建以STM32F407为基础的农业气象灾害感知层；步骤2，设置网络层通信协议；步骤3，模拟数据的环境噪声；步骤4，提取农作物图像特征；步骤5，训练农业气象灾害分类器；步骤6，将基于BP神经网络的农业气象灾害分类器嵌入物联网的平台层中，并通过网络层与感知层相连，获得农业物联网的气象灾害预警系统。本发明搭建了基于农业物联网的气象灾害预警方法，通过感知层采集各类农业气象相关数据，利用网络层将数据传输至平台层，同时在平台中嵌入BP网络农业气象灾害分类模型，对农业气象灾害进行实时监控及预警，减少农作物受灾损失，提高农作物产量。

技术领域

本发明涉及气象灾害预警领域，特别是涉及一种基于农业物联网的气象灾害预警方法。

背景技术

农业是我国的重要产业，农业生产与气象条件密切相关，农作物不同生长发育阶段对降水、温度、日照、风向风速等气象要素的要求不尽相同，气象变化直接对农作物产量和品质产生影响。我国属于气候环境变化大，常出现极端天气，严重影响了农作物生产，威胁粮食安全。

因此，做好农业气象预警服务工作，对增强农业灾害防御能力、减少农业受灾损失具有重要作用，为了加强对气象灾害的快速准确检测和预警，本发明提出了一种基于农业物联网的气象灾害预警方法，为用户争取更多时间根据田间情况和灾害状况调整农业生产管理方案，加强农业应对气象灾害能力，对实现农业增产增收具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明搭建了基于农业物联网的气象灾害预警方法，通过感知层采集各类农业气象相关数据，利用网络层将数据传输至平台层，同时在平台中嵌入BP网络农业气象灾害分类模型，对农业气象灾害进行实时监控及预警，减少农作物受灾损失，提高农作物产量。为达此目的，本发明提供一种基于农业物联网的气象灾害预警方法，具体步骤如下，其特征在于：

步骤1，搭建以STM32F407为基础的农业气象灾害感知层：通过各类传感器检测待采集地的农用地图像、温湿度、风力和雨量等信息，并实时保存所采集的数据；

步骤2，设置网络层通信协议：设置数据通讯方式和通讯数据格式，包括：命令码、校验码、帧头、地址、命令码、采集的有效数据、校验位、帧尾，平台层通过发送不同类型的命令码，接收STM32发送的相关数据；

步骤3，模拟数据的环境噪声：对感知层所采集的农作物图像添加椒盐噪声，模拟农用地图像采集时所受的干扰；

步骤4，提取农作物图像特征，对采集的农作物图像做平滑滤波处理，同时提取图像中的颜色特征；

步骤5，训练农业气象灾害分类器：将训练样本提取的颜色特征以及湿度、温度、降水作为输入，将农作物的冻害级别作为输出，训练基于BP神经网络的农业气象灾害分类器；

步骤6，将基于BP神经网络的农业气象灾害分类器嵌入物联网的平台层中，并通过网络层与感知层相连，获得农业物联网的气象灾害预警系统。

进一步，步骤1中搭建以STM32F407为基础的农业气象灾害感知层的过程表示为：

气象灾害预警的农业物联网系统分为：感知层、网络层，其中感知层是以STM32F407控制器为核心，感知层包括：温湿度检测传感器采集的温度和湿度数据、风速传感器采集的风力数据、雨量传感器采集的雨量数据、图像采集传感器采集的农作物图像数据，每个传感器节点互相独立；STM32F407控制器通过DMA电路、A/D转换电路、驱动电路、滤波放大电路采集感知层的各类数据，并利用串口通讯、蓝牙模块与网络层相连，将采集的数据发送至物联网平台层，同时物联网平台层对检测到的数据做进一步的处理分析。

进一步，步骤2中设置网络层通信协议的过程表示如下：