本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)，具體涉及一種智慧農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置及預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
1、農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害是影響農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵因素，傳統(tǒng)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)主要依賴(lài)人工巡查與經(jīng)驗(yàn)判斷，存在監(jiān)測(cè)滯后、覆蓋范圍有限、識(shí)別準(zhǔn)確率低等問(wèn)題。隨著農(nóng)業(yè)規(guī)模化、集約化發(fā)展，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式已無(wú)法滿(mǎn)足精準(zhǔn)防控的需求，亟需引入先進(jìn)技術(shù)提升監(jiān)測(cè)預(yù)警的智能化水平。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，部分病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)設(shè)備采用單一傳感技術(shù)，如僅通過(guò)圖像識(shí)別或溫濕度傳感進(jìn)行監(jiān)測(cè)，難以全面捕捉病蟲(chóng)害發(fā)生的多維度特征，導(dǎo)致早期識(shí)別準(zhǔn)確率不足；監(jiān)測(cè)設(shè)備多為大型化設(shè)計(jì)，部署成本高、靈活性差，難以適應(yīng)小農(nóng)戶(hù)與特色作物種植的需求；數(shù)據(jù)處理多依賴(lài)云端集中運(yùn)算，傳輸帶寬成本高，實(shí)時(shí)性不足；預(yù)警機(jī)制缺乏針對(duì)性，無(wú)法根據(jù)用戶(hù)類(lèi)型與場(chǎng)景差異推送精準(zhǔn)信息，且多以化學(xué)防治建議為主，不符合綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。此外，對(duì)于跨境遷飛性病蟲(chóng)害的早期監(jiān)測(cè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)的環(huán)境聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)等特殊場(chǎng)景，現(xiàn)有技術(shù)缺乏有效的解決方案，難以形成?“監(jiān)測(cè)?-?預(yù)警?-?防控”?的完整閉環(huán)。
3、因此，研發(fā)一種多源融合、精準(zhǔn)高效、低成本、廣適配的智慧農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置及預(yù)警方法，成為解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防控痛點(diǎn)的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智慧農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置及預(yù)警方法，實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害的早期精準(zhǔn)識(shí)別、精準(zhǔn)預(yù)測(cè)、靶向預(yù)警與自動(dòng)化防控，覆蓋多類(lèi)農(nóng)業(yè)場(chǎng)景，降低使用門(mén)檻，推動(dòng)綠色可持續(xù)防控，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全。
2、本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種智慧農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警裝置，包括多源融合監(jiān)測(cè)終端、邊緣計(jì)算模塊、云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)、聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備及用戶(hù)交互終端；多源融合監(jiān)測(cè)終端包括微型化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與遙感監(jiān)測(cè)單元，微型化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)集成光學(xué)傳感模塊、生物傳感模塊、聲學(xué)傳感模塊、圖像傳感模塊及溫濕度傳感模塊，采用太陽(yáng)能自供電，可附著于作物葉片或枝干，實(shí)時(shí)采集多維度數(shù)據(jù)并低功耗傳輸；遙感監(jiān)測(cè)單元為搭載高光譜相機(jī)與熱成像儀的無(wú)人機(jī)或衛(wèi)星，基于植被指數(shù)與光譜變化模型實(shí)現(xiàn)田塊級(jí)微觀監(jiān)測(cè)；邊緣計(jì)算模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)預(yù)處理單元與初步識(shí)別算法，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行本地篩選與初步識(shí)別后，將關(guān)鍵數(shù)據(jù)上傳至云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)；云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)整合跨域數(shù)據(jù)，進(jìn)行模型訓(xùn)練與趨勢(shì)研判；聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備與云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)通信連接，用戶(hù)交互終端用于接收預(yù)警信息與防控建議
3、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，光學(xué)傳感模塊用于識(shí)別病蟲(chóng)害特異性波段光譜，生物傳感模塊為基于昆蟲(chóng)信息素或植物揮發(fā)物的特異性識(shí)別芯片，聲學(xué)傳感模塊捕捉害蟲(chóng)取食、爬行的特征聲波，圖像傳感模塊為高分辨率微距攝像頭，支持復(fù)雜背景下小目標(biāo)圖像采集。
4、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，微型化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采用模塊化設(shè)計(jì)，光學(xué)傳感模塊、生物傳感模塊、聲學(xué)傳感模塊、圖像傳感模塊及溫濕度傳感模塊可自由組合，節(jié)點(diǎn)體積不超過(guò)20cm3，重量不超過(guò)50g，續(xù)航時(shí)間不低于30天。
5、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、模型訓(xùn)練單元、趨勢(shì)研判單元及預(yù)警生成單元，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元整合農(nóng)業(yè)、氣象、林業(yè)、植保部門(mén)的歷史病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)、作物種植分布、農(nóng)藥使用情況、天敵種群數(shù)量等跨域數(shù)據(jù)，模型訓(xùn)練單元基于深度學(xué)習(xí)算法迭代優(yōu)化識(shí)別與預(yù)測(cè)模型。
6、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備包括智能殺蟲(chóng)燈、噴霧機(jī)器人、天敵釋放裝置，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)發(fā)送控制信號(hào)，觸發(fā)聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)。
7、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，用戶(hù)交互終端包括手機(jī)app與網(wǎng)頁(yè)端，手機(jī)app支持農(nóng)戶(hù)拍攝作物照片上傳識(shí)別，自動(dòng)生成預(yù)警信息與防治建議，提供監(jiān)測(cè)設(shè)備租賃服務(wù)入口。
8、智慧農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法，包括以下步驟：
9、s1、多維度數(shù)據(jù)采集：通過(guò)微型化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集作物的光譜數(shù)據(jù)、生物傳感數(shù)據(jù)、聲學(xué)數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)及溫濕度數(shù)據(jù)，通過(guò)無(wú)人機(jī)或衛(wèi)星采集田塊級(jí)的高光譜數(shù)據(jù)與熱成像數(shù)據(jù)；
10、s2、數(shù)據(jù)預(yù)處理與初步識(shí)別：邊緣計(jì)算模塊對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，去除無(wú)效數(shù)據(jù)，采用內(nèi)置初步識(shí)別算法對(duì)圖像數(shù)據(jù)與傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行初步識(shí)別，提取關(guān)鍵特征信息；
11、s3、云端數(shù)據(jù)融合與模型運(yùn)算：將關(guān)鍵特征信息上傳至云端大數(shù)據(jù)平臺(tái)，與跨域數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，通過(guò)ai識(shí)別模型進(jìn)行病蟲(chóng)害種類(lèi)識(shí)別，通過(guò)關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害發(fā)生時(shí)間與程度；
12、s4、分級(jí)預(yù)警生成與靶向推送：基于預(yù)測(cè)結(jié)果確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，根據(jù)用戶(hù)類(lèi)型生成針對(duì)性預(yù)警信息與防治建議，通過(guò)用戶(hù)交互終端推送；
13、s5、聯(lián)動(dòng)防控執(zhí)行：當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，觸發(fā)聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化防控。
14、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟s3中，ai識(shí)別模型采用cnn或transformer深度學(xué)習(xí)算法，支持蟲(chóng)卵、初孵幼蟲(chóng)等小目標(biāo)檢測(cè)，識(shí)別準(zhǔn)確率不低于95%；關(guān)聯(lián)預(yù)測(cè)模型整合氣象數(shù)據(jù)、作物生長(zhǎng)周期數(shù)據(jù)、土壤數(shù)據(jù)，建立“病蟲(chóng)害發(fā)生-環(huán)境因子”關(guān)聯(lián)關(guān)系。
15、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟s4中，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為低、中、高、極高四級(jí)，向農(nóng)戶(hù)推送具體田塊的病蟲(chóng)害種類(lèi)、最佳防治時(shí)間及綠色防控優(yōu)先的防治方案，向植保部門(mén)推送區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控建議，向農(nóng)資企業(yè)推送需求預(yù)警信息。
16、作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟s5中，自動(dòng)化防控包括物理防治、生物防治與化學(xué)防治的聯(lián)動(dòng)執(zhí)行，優(yōu)先啟動(dòng)智能殺蟲(chóng)燈、天敵釋放裝置等物理與生物防治設(shè)備，當(dāng)病蟲(chóng)害發(fā)生程度超過(guò)生物防治閾值時(shí)，啟動(dòng)噴霧機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)化學(xué)防治。
17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下顯著的有益效果：
18、1、多源融合監(jiān)測(cè)，識(shí)別精準(zhǔn)度高：集成光學(xué)、生物、聲學(xué)、圖像多類(lèi)傳感模塊，結(jié)合無(wú)人機(jī)/衛(wèi)星遙感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)?“視覺(jué)+嗅覺(jué)+聽(tīng)覺(jué)”?多維度數(shù)據(jù)采集，突破單一傳感技術(shù)的局限性，可精準(zhǔn)識(shí)別蟲(chóng)卵、初孵幼蟲(chóng)等小目標(biāo)，識(shí)別準(zhǔn)確率不低于95%，解決早期監(jiān)測(cè)難題。
19、2、邊緣-云端協(xié)同，處理高效實(shí)時(shí)：采用邊緣計(jì)算與云端協(xié)同的處理架構(gòu)，本地預(yù)處理減少無(wú)效數(shù)據(jù)傳輸，降低帶寬成本，云端大數(shù)據(jù)融合與模型迭代優(yōu)化確保識(shí)別預(yù)測(cè)的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的高效與實(shí)時(shí)平衡。
20、3、分級(jí)靶向預(yù)警，服務(wù)精準(zhǔn)適配：基于風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)與用戶(hù)類(lèi)型生成針對(duì)性預(yù)警信息，農(nóng)戶(hù)獲取田塊級(jí)精準(zhǔn)防治建議，植保部門(mén)獲取區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控方案，滿(mǎn)足不同用戶(hù)的差異化需求，提升預(yù)警服務(wù)的實(shí)用性。
21、4、自動(dòng)化閉環(huán)防控，降低人工成本：監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)與聯(lián)動(dòng)執(zhí)行設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測(cè)-預(yù)警-防控”自動(dòng)化閉環(huán)，減少人工干預(yù)，提升防控效率，尤其適用于規(guī)模化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。
22、5、多場(chǎng)景適配，覆蓋范圍廣泛：微型化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的模塊化設(shè)計(jì)與遙感技術(shù)的結(jié)合，適配大田農(nóng)業(yè)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、中藥材種植、跨境防控等多場(chǎng)景，解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)覆蓋不足的問(wèn)題。
23、6、綠色防控導(dǎo)向，推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展：預(yù)警信息優(yōu)先推薦生物防治、物理防治方案，結(jié)合天敵種群數(shù)量與生物農(nóng)藥有效性數(shù)據(jù)，減少化學(xué)農(nóng)藥使用，符合綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
24、7、低成本便捷化，降低使用門(mén)檻：農(nóng)戶(hù)友好型手機(jī)app與監(jiān)測(cè)設(shè)備租賃服務(wù)，降低小農(nóng)戶(hù)的使用門(mén)檻；模塊化監(jiān)測(cè)設(shè)備可自由組合，降低采購(gòu)成本，提升設(shè)備適配性與靈活性。