農(nóng)作物病蟲害智能化監(jiān)測(cè)站建設(shè)方案

農(nóng)作物病蟲害智能化監(jiān)測(cè)站建設(shè)方案

農(nóng)作物病蟲害一直是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中的一個(gè)難點(diǎn)，它不僅造成大量損失，還增加了農(nóng)藥的使用。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需要解決在廣域空間分布的信息獲取、高效可靠的信息傳輸和互聯(lián)、面向不同應(yīng)用需求和不同應(yīng)用環(huán)境的智能決策系統(tǒng)集成等科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。這需要電子、信息、通信科技與產(chǎn)業(yè)界對(duì)關(guān)鍵共性技術(shù)的突破和提供低成本、使用可靠和易用性好的硬、軟件產(chǎn)品與服務(wù)的支持，也需要農(nóng)業(yè)信息工程科學(xué)家們的協(xié)力研究、面向農(nóng)業(yè)應(yīng)用需求的技術(shù)整合和運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式創(chuàng)新的保障。信息科技將融入各種農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，成為生物、農(nóng)藝、工程交叉匯聚學(xué)科的紐帶。物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新，將打破學(xué)科與部門的界限，促進(jìn)不同學(xué)科間的交叉融合和衍生新的交叉學(xué)科，將大力推進(jìn)以需求和應(yīng)用為導(dǎo)向的協(xié)力研究模式，為新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式創(chuàng)造新的機(jī)會(huì)。2.建設(shè)原則本項(xiàng)目建設(shè)原則是：以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際需求為導(dǎo)向，以信息化技術(shù)為支撐，以智能化管理為目標(biāo)，以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展為宗旨，以節(jié)約資源、環(huán)保節(jié)能為原則，以科學(xué)、規(guī)范、先進(jìn)、實(shí)用為標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放、共享、合作、創(chuàng)新為理念，以提高農(nóng)民生活質(zhì)量為追求。3.建設(shè)目標(biāo)本項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)是：建立一套智能化的農(nóng)作物病蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物病蟲害的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)警、預(yù)測(cè)、防治和管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程，保障國(guó)家糧食安全。4.建設(shè)內(nèi)容本項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）無(wú)線蟲情測(cè)報(bào)系統(tǒng)：通過(guò)安裝蟲情監(jiān)測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物害蟲的種類、數(shù)量、分布情況，及時(shí)采取防治措施。（2）孢子捕捉儀：通過(guò)捕捉空氣中的真菌孢子，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病害的發(fā)生情況，及時(shí)采取防治措施。（3）病蟲發(fā)生實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)：通過(guò)安裝病蟲監(jiān)測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生情況，及時(shí)采取防治措施。（4）害蟲自動(dòng)性誘監(jiān)測(cè)儀：通過(guò)安裝害蟲監(jiān)測(cè)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)害蟲的自動(dòng)性誘捕，提高監(jiān)測(cè)效率。（5）野外自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)儀：通過(guò)安裝氣象監(jiān)測(cè)器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣象因素對(duì)農(nóng)作物病蟲害的影響，提高農(nóng)作物病蟲害的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。（6）病蟲監(jiān)測(cè)智能網(wǎng)關(guān)：實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)互通和信息共享。（7）手持病蟲調(diào)查統(tǒng)計(jì)器：用于實(shí)地調(diào)查農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生情況和防治效果。（8）太陽(yáng)能供電系統(tǒng)：為各種監(jiān)測(cè)設(shè)備提供可靠的電力保障。5.系統(tǒng)組成本系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：（1）蟲情監(jiān)測(cè)器：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物害蟲的種類、數(shù)量、分布情況。（2）孢子捕捉儀：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病害的發(fā)生情況。（3）病蟲監(jiān)測(cè)器：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生情況。（4）害蟲監(jiān)測(cè)器：用于自動(dòng)性誘捕害蟲，提高監(jiān)測(cè)效率。（5）氣象監(jiān)測(cè)器：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣象因素對(duì)農(nóng)作物病蟲害的影響。（6）智能網(wǎng)關(guān)：用于實(shí)現(xiàn)各種監(jiān)測(cè)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)互通和信息共享。（7）手持統(tǒng)計(jì)器：用于實(shí)地調(diào)查農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生情況和防治效果。（8）太陽(yáng)能供電系統(tǒng)：為各種監(jiān)測(cè)設(shè)備提供可靠的電力保障。6.項(xiàng)目案例本項(xiàng)目已在某省某縣試點(diǎn)建設(shè)，取得了顯著的效果。通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，成功預(yù)防了多起農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生，有效提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展水平，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增加了收入，也為其他地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了有益的借鑒。根據(jù)國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用情況，農(nóng)作物病蟲害防治與預(yù)警系統(tǒng)信息采集主要依靠自動(dòng)化采集，但目前僅限于外部生產(chǎn)環(huán)境參數(shù)。隨著農(nóng)作物本體感知技術(shù)的突破，應(yīng)及時(shí)增加相應(yīng)的自動(dòng)化采集參數(shù)，逐步減少人工采集的依賴。為實(shí)現(xiàn)高效、可靠、安全、可維護(hù)、可延展和開(kāi)放的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，需要根據(jù)具體項(xiàng)目情況，綜合選擇適用于本項(xiàng)目要求的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，應(yīng)考慮系統(tǒng)相關(guān)需求，并參考相關(guān)信息系統(tǒng)建設(shè)成功經(jīng)驗(yàn)。因此，確定采用先進(jìn)性、安全性、可靠性、開(kāi)放性、高效性、可維護(hù)性和可延展性等設(shè)計(jì)原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。農(nóng)作物病蟲害智能化監(jiān)測(cè)站主要監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝于病蟲觀測(cè)圃內(nèi)，若無(wú)此類圃地，則應(yīng)選擇其他交通方便、常年有人值守地點(diǎn)，且周圍有較大面積作物田的地點(diǎn)。監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝應(yīng)采用集中建設(shè)和分散設(shè)置相結(jié)合的方式，注重實(shí)用和有效。易受干擾設(shè)備應(yīng)采用分散設(shè)置方式進(jìn)行安裝。所有設(shè)備的安裝應(yīng)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置，確保安裝整齊一致。將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至山東省病蟲監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物蟲情、墑情、視頻等相關(guān)參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，為農(nóng)作物生產(chǎn)提供技術(shù)服務(wù)和救災(zāi)指導(dǎo)，為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)行生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持。農(nóng)作物病蟲害智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和數(shù)據(jù)傳輸，為農(nóng)作物生產(chǎn)提供可靠的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支持。1）采用農(nóng)林病蟲害生物防控和物理防控代替農(nóng)藥防控，以減少對(duì)農(nóng)藥的使用。這不僅可以保護(hù)環(huán)境，還可以節(jié)約植保費(fèi)用。同時(shí)，通過(guò)農(nóng)林病蟲害測(cè)控實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化，可以集預(yù)測(cè)、預(yù)警和防控于一體，進(jìn)一步降低植保費(fèi)用，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，保證糧食生產(chǎn)安全，帶動(dòng)農(nóng)民增收。2）每個(gè)基地都安裝了害蟲智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括野外氣象站、蟲情測(cè)報(bào)燈、害蟲性誘監(jiān)測(cè)儀、視頻采集設(shè)備以及病蟲調(diào)查統(tǒng)計(jì)器等相關(guān)設(shè)備。這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的病蟲狀況、災(zāi)害情況、空氣溫度、空氣濕度、露點(diǎn)溫度、土壤溫度、光照強(qiáng)度等各種作物生長(zhǎng)過(guò)程中重要的參數(shù)。監(jiān)測(cè)結(jié)果可以在監(jiān)測(cè)站的大屏電視機(jī)和LED屏上實(shí)時(shí)展示，同時(shí)可以將數(shù)據(jù)傳入分析系統(tǒng)平臺(tái)上，配合專業(yè)的分析處理功能，可以對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息的處理分析，提供更多更好的科學(xué)指導(dǎo)。3）系統(tǒng)組成包括無(wú)線蟲情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、孢子捕捉儀和病蟲發(fā)生實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。無(wú)線蟲情測(cè)報(bào)系統(tǒng)可以根據(jù)項(xiàng)目要求配置一套固定式蟲情測(cè)報(bào)燈，測(cè)報(bào)燈內(nèi)置800W高清攝像頭，可以對(duì)設(shè)定時(shí)間段內(nèi)收集的害蟲分別進(jìn)行分段存放和拍照與計(jì)數(shù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)測(cè)平臺(tái)。孢子捕捉儀可以檢測(cè)隨空氣流動(dòng)、傳染的病害病原菌孢子及花粉塵粒，主要用于監(jiān)測(cè)病害孢子存量及其擴(kuò)散動(dòng)態(tài)。病蟲發(fā)生實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由攝像、傳輸、控制、顯示、存儲(chǔ)五大部分組成，可以實(shí)時(shí)查看病蟲害情況，并對(duì)突發(fā)性異常事件的過(guò)程進(jìn)行及時(shí)監(jiān)視和記憶，用以提供及時(shí)高效的指揮和調(diào)度。每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都安裝了一套系統(tǒng)。病蟲監(jiān)測(cè)智能網(wǎng)關(guān)是一種嵌入式微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集裝置，是實(shí)現(xiàn)全省統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的病蟲監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。該網(wǎng)關(guān)具備設(shè)備集成、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、設(shè)備管理等功能。其硬件包括微處理器、I/O接口、人-機(jī)接口、通信接口，軟件部分則由功能執(zhí)行程序和監(jiān)控程序組成。網(wǎng)關(guān)應(yīng)具備內(nèi)置10/100M網(wǎng)絡(luò)接口、RS-232接口、RS-485接口、usbHost接口，以滿足現(xiàn)場(chǎng)各種監(jiān)測(cè)設(shè)備的有線接入需求。同時(shí)，應(yīng)內(nèi)置無(wú)線傳輸芯片，支持較遠(yuǎn)距離（1公里以上）監(jiān)測(cè)設(shè)備的無(wú)線接入，并通過(guò)配套的無(wú)線視頻傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻、高分辨率圖片采集設(shè)備的無(wú)線接入。此外，網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持主動(dòng)定時(shí)采集和根據(jù)上位機(jī)或數(shù)據(jù)中心命令采集兩種數(shù)據(jù)采集模式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同種類、不同品牌設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集。存儲(chǔ)方面，網(wǎng)關(guān)應(yīng)支持不小于32G的存儲(chǔ)空間，能夠滿足各種類型24監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不短于30天的存儲(chǔ)。網(wǎng)關(guān)還應(yīng)支持對(duì)接入設(shè)備所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的解析，并具有加、減、乘、除等算數(shù)運(yùn)算功能。同時(shí)，在數(shù)據(jù)包中添加相關(guān)監(jiān)測(cè)站（點(diǎn)）代碼、監(jiān)測(cè)設(shè)備代碼、時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等附加信息，使用XML格式進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，并通過(guò)TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳。此外，網(wǎng)關(guān)應(yīng)內(nèi)置有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，支持有線和2/3/4G全網(wǎng)通無(wú)線接入互聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)⒈O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至軟件平臺(tái)或數(shù)據(jù)中心。網(wǎng)關(guān)還應(yīng)具備通訊故障恢復(fù)后數(shù)據(jù)續(xù)傳功能，以利用存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)重新上傳。網(wǎng)關(guān)還應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)安全功能，如設(shè)備接入認(rèn)證、用戶登錄身份認(rèn)證等。通過(guò)與平臺(tái)軟件相互配合，網(wǎng)關(guān)能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遠(yuǎn)程配置、升級(jí)、管理、控制，實(shí)時(shí)查看設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行狀態(tài)。此外，網(wǎng)關(guān)還應(yīng)支持本地和遠(yuǎn)程配置管理功能，支持本地/遠(yuǎn)程軟件升級(jí)、查詢、校時(shí)、配置數(shù)據(jù)讀取頻率等功能。最后，網(wǎng)關(guān)應(yīng)內(nèi)置定位模塊，支持GPS和北斗兩種定位方式。手持病蟲調(diào)查統(tǒng)計(jì)器主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、檢疫等領(lǐng)域的病蟲預(yù)測(cè)、預(yù)報(bào)、預(yù)警、研究等工作。該統(tǒng)計(jì)器設(shè)有昆蟲名稱、采集地點(diǎn)、分類數(shù)量等項(xiàng)，可隨時(shí)錄入，存儲(chǔ)病蟲的調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料，并能將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上傳至計(jì)算機(jī)，編輯、生成圖表，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)、分析自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化。該系統(tǒng)使用GPS定位系統(tǒng)自動(dòng)定位采集人員的位置，以確保位置準(zhǔn)確度。同時(shí)，可根據(jù)需求設(shè)置采集方法計(jì)算昆蟲數(shù)量，并統(tǒng)計(jì)昆蟲級(jí)別。系統(tǒng)配備4G可存儲(chǔ)SD卡，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)林病蟲害數(shù)據(jù)10年海量存儲(chǔ)和信息永久保存，為農(nóng)林病蟲害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。該系統(tǒng)采用當(dāng)前主流的Android操作系統(tǒng)，方便使用。同時(shí)，系統(tǒng)配備300萬(wàn)像素相機(jī)，可隨時(shí)隨地采集昆蟲及植物病害信息圖片。系統(tǒng)還可根據(jù)各種植物的病蟲項(xiàng)目，自行設(shè)定分類科目和種類。用戶可注明采集時(shí)間、地點(diǎn)（含精確經(jīng)緯度信息）、植物名及統(tǒng)計(jì)方法等。記錄病蟲數(shù)據(jù)無(wú)上限，顯示累