[发明专利]一种基于物联网的农林病虫害监控系统

权利要求书

1.一种基于物联网的农林病虫害监控系统，其特征在于，包括信息采集模块、病虫害监测模块、病虫害汇总模块、病虫害进程演化模块、演化修正模块以及病虫害防治中心；

所述信息采集模块用于通过物联网监控节点采集农作物生长数据，并将采集的农作物生长数据传输至数据分析模块；

所述信息采集模块包括环境信息采集单元以及图像采集单元，所述农作物生长数据包括农作物种类和田间生产环节的可追溯信息；田间生产环节的可追溯信息包括农作物生长环境信息和农作物的生长情况；

所述数据分析模块用于对接收到的农作物生长数据进行虫害防治系数分析，判断是否要进行病虫害预防措施；若虫害防治系数FZ大于对应的防治阈值F1，则判定对应农作物存在病虫害风险，生成虫害预防信号；

所述数据分析模块的具体分析步骤为：

获取农作物的种类信息，并通过图像采集单元获取所述农作物各个观测部位的图像集合；将所述图像集合中的图像信息输入农作物候期识别模型，确定对应农作物的生长候期；

获取该生长候期所需的标准环境信息；将标准环境信息中对应的温度、湿度以及光照数据依次标记为Wb、Mb以及Gb；将生长环境信息中对应的温度、湿度、光照数据以及昆虫数量标记为Wi、Mi、Gi以及Ki；

利用公式Qi=Ki×[(Wi-Wb)/Wb+2×(Mi-Mb)/Mb+3×(Gi-Gb)/Gb]×u计算得到虫害值Qi，其中u为预设补偿因子；

建立虫害值Qi随时间变化的曲线图；将Qi与预设第一阈值相比较；若Qi大于预设第一阈值，则在对应的曲线图中截取对应的曲线段并进行标注，记为偏离曲线段；在预设时间段内，统计偏离曲线段的数量为P1；

将偏离曲线段上对应Qi与预设第一阈值的差值对时间进行积分并进行求和偏离参考能量E1；利用公式FZ=P1×a1+E1×a2计算得到虫害防治系数FZ，其中a1、a2均为系数因子；

根据对应农作物的生长候期确定对应的防治阈值为F1，具体为：农作物特征数据库内还预存有生长候期与防治阈值的对照表；

其中，所述农作物候期识别模型是基于农作物特征数据库用于深度神经网络进行训练得到的，所述农作物特征数据库内存储有各种类农作物图像以及农作物不同生长候期的观测部位图像；

所述病虫害监测模块用于对病虫害的灾害进程进行实时监测，确定病虫害所对应的农作物的生长地点和生长候期，并将监测数据上传至云平台进行存储；所述病虫害进程演化模块用于将病虫害监测模块的监测数据输入至对应的演化模型，进行病虫害发展过程的演化，建立病虫害发展时间轴，对时间、节点进行预判，得到病虫害波及范围分析评估结果；

其中，演化模型的获取方法为：

建立神经网络模型，通过互联网调取各类病虫害的历史发展过程和对应的监测数据；所述监测数据包括病虫害类型、灾害过程中的环境要素、受灾区域的农作物损毁情况以及应急资源情况；

将同一类型病虫害的历史发展过程和对应的监测数据整合标记为训练集，其中监测数据为输入数据，对应的病虫害历史发展过程为输出数据，通过训练集对神经网络模型进行训练，将训练后的神经网络模型标记为对应类型的演化模型；

所述病虫害汇总模块用于采集受灾农作物的生长环境信息、微地形数据以及农作物分布情况布置拓扑关系，同时收集受灾农作物历史受灾情况的详细数据以及相近条件农作物的受灾情况，建立病虫害数据平台；

所述演化修正模块与病虫害进程演化模块相连接，用于对演化得到的病虫害波及范围分析评估结果进行修正，并将修正后的病虫害波及范围分析评估结果反馈至病虫害防治中心，供农林管理员实时查询；所述病虫害防治中心用于根据病虫害波及范围分析评估结果对灾害波及区域进行预警，以提醒农林管理员在灾害未波及时提前进行预防措施；

所述演化修正模块的具体修正过程为：

首次演化完成后，快速筛选出农作物损毁面积/数量超过对应阈值的区域，再进行反演推算，利用反演结果与病虫害监测模块监测到的真实结果相比较，参考病虫害数据平台中的相近历史数据，分析成因，修正演化模型再次演化，随着实际监测到的病虫害演化改变灾害波及区域，多次演化更正，直至灾害结束。