一种区域式物联网农作物病虫害治理方法

技术领域

本发明涉及农作物病虫害治理技术领域，具体为一种区域式物联网农作物病虫害治理方法。

背景技术

物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通的网络。现有的农作物种植大多还是通过人工进行治理，依靠人工的经验判断病虫害的种类，当没有经历过农作物种植的人员去进行工作时，辨别农作物病虫害较为困难，且如何进行病虫害治理也需要人工比对经验进行治理，对病虫害的治理较为困难，为此需要一种区域式物联网农作物病虫害治理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区域式物联网农作物病虫害治理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种区域式物联网农作物病虫害治理方法，包括：病虫害数据库、警报模块、机器监控模块、人工监控模块、初步病虫害治理方案模块、人工监控模块和治理方案记录模块；

其中，病虫害数据库和监控模块交互连接，人工监控模块和机器监控模块交互连接，病虫害数据库内部集成有初步病虫害治理方案模块，病虫害数据库连接CNN病虫害识别模型，初步病虫害治理方案与治理方案记录模块交互连接；

其中，病虫害数据库用于存储病虫害数据，为机器监控模块、CNN病虫害识别模型和初步病虫害治理方案模块提供数据支撑；

其中，警报模块用于在发现病虫害时通过实体警报对工作人员进行提示；

其中，机器监控模块用于通过监控机器对农作物进行病虫害监控；

其中，人工监控模块用于人工对病虫害进行观察监控；

其中，初步病虫害治理方案模块用于对病虫害进行分析后做出治理方案；

其中，治理方案记录模块用于记录治理方案的效果和治理方案的过程；

病虫害治理方法包括以下步骤：

S1、通过病虫害数据库记录当前区域的土地面积和种植面积；

S2、通过机器监控模块移动监控当前区域的种植农作物，对种植的农作物进行拍照对比；

S3、机器监控模块对农作物拍照监控后通过人工监控模块对农作物进行定时人工采样对比；

S4、将采集到的人工采样信息和机器监控信息输送到数据库、物联网和CNN病虫害识别模型中，对病虫害进行识别，并对病虫害数据进行网络上传，CNN病虫害识别模型识别完成后，通过病虫害数据库进行数据对比，作出危害程度评估；

S5、根据CNN病虫害识别模型中识别出的病虫灾害危害程度评估和病虫灾害数据库中存储的治理方案信息做出三种治理方案；

S5、在治理方案实施时，记录治理方案实施方案的具体过程和细节。

优选的，机器监控模块中还包括移动摄像模块、传感器模块、识别模块和信息存储模块，识别模块与CNN病虫害识别模块连接，信息存储模块为机器监控模块中移动摄像模块的临时存储SD卡，信息存储模块为循环式存储，每15-19天循环清理摄像记录。

优选的，传感器模块中包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照传感器，温度传感器和湿度传感器对当前区域内的温度和湿度进行监控，土壤传感器插入当前土壤内部，对当前土壤内部的pH酸碱度、土壤肥力、土壤湿度和土壤的水分进行监控，光照传感器对当前区域内的光照时间和紫外线照射强度进行检测记录。

优选的，移动摄像模块中包括移动架、摄像头和信号传输器，移动架安装在当前种植区域内，对摄像头进行安装和架设。

优选的，人工监控模块包括人工采集模块和计时模块，计时模块中每5-10天对当前区域内的种植农作物进行人工采集，每亩采集5-15颗农作物进行检测。

优选的，治理方案记录模块包括农药量记录、打药时间记录、打药范围记录。

优选的，所述S4中危害程度评估分为初级、中级和高级，当CNN病虫害识别模型匹配率达到20％-30％时为初级，匹配率达到30％-60％为中级，匹配率达到60％以上为高级。

优选的，初步病虫害治理方案中根据病虫害数据库存储的内容做出数据对比，在数据充足情况下至少出具三种治理方案。

优选的，警报模块采用声控警报和闪光灯警报的混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，通过机器和人工同时对当前种植区域内的农作物进行监控，机器监控中，通过移动摄像和传感器对当前区域进行数字记录，在机器记录的同时进行人工采样记录，方便进行信息比对，同时人工记录和机器记录的信息均通过病虫害数据库和CNN病虫害识别模型进行对比，并根据模型对比的数据做出评估报告，且通过评估报告结合物联网数据做出病虫害治理方案，且在治理过程中严格记录治理方案的过程，实现在区域内程序化对病虫害进行治理，减少人工经验不足的缺陷。

附图说明

图1为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法的流程示意图；

图2为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法中传感器模块的组成结构示意图；

图3为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法中移动摄像模块的组成结构示意图；

图4为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法中CNN病虫害识别模型的数据集对比示意图；

图5为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法CNN病虫害识别模型中Inception模块结构图；

图6为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法CNN病虫害识别模型中的学习流程示意图；

图7为本发明区域式物联网农作物病虫害治理方法CNN病虫害识别模型中准确率变化流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：

一种区域式物联网农作物病虫害治理方法，包括：病虫害数据库、警报模块、机器监控模块、人工监控模块、初步病虫害治理方案模块、人工监控模块和治理方案记录模块；

其中，病虫害数据库和监控模块交互连接，人工监控模块和机器监控模块交互连接，病虫害数据库内部集成有初步病虫害治理方案模块，病虫害数据库连接CNN病虫害识别模型，初步病虫害治理方案与治理方案记录模块交互连接；

其中，病虫害数据库用于存储病虫害数据，为机器监控模块、CNN病虫害识别模型和初步病虫害治理方案模块提供数据支撑；

其中，警报模块用于在发现病虫害时通过实体警报对工作人员进行提示；

其中，机器监控模块用于通过监控机器对农作物进行病虫害监控；

其中，人工监控模块用于人工对病虫害进行观察监控；

其中，初步病虫害治理方案模块用于对病虫害进行分析后做出治理方案；

其中，治理方案记录模块用于记录治理方案的效果和治理方案的过程；

病虫害治理方法包括以下步骤：

S1、通过病虫害数据库记录当前区域的土地面积和种植面积；

S2、通过机器监控模块移动监控当前区域的种植农作物，对种植的农作物进行拍照对比；

S3、机器监控模块对农作物拍照监控后通过人工监控模块对农作物进行定时人工采样对比；

S4、将采集到的人工采样信息和机器监控信息输送到数据库、物联网和CNN病虫害识别模型中，对病虫害进行识别，并对病虫害数据进行网络上传，CNN病虫害识别模型识别完成后，通过病虫害数据库进行数据对比，作出危害程度评估，CNN病虫害识别模型中实验优化函数公式：损失函数一般为交叉熵损失函数（cross_entropy loss).交叉熵指真实输出（概率）与预测输出（概率）的距离，因此交叉熵的值越小，证明两个概率分布越接近.以二分类为例，二分类交叉熵损失函数公式：L=ylog y’=(1-y)log(1-y’)={log y’,-log(1-y’),y=1,y=0}；

CNN病虫害识别模型中，利用原始数据集进行网络模型预训练，并进行权重迁移，通过对比模型数据和数据层重对比训练，输出分类结果，得出治理方案前数据；

S5、根据CNN病虫害识别模型中识别出的病虫灾害危害程度评估和病虫灾害数据库中存储的治理方案信息做出三种治理方案；

S5、在治理方案实施时，记录治理方案实施方案的具体过程和细节。

具体的，机器监控模块中还包括移动摄像模块、传感器模块、识别模块和信息存储模块，识别模块与CNN病虫害识别模块连接，信息存储模块为机器监控模块中移动摄像模块的临时存储SD卡，信息存储模块为循环式存储，每15-19天循环清理摄像记录。

进一步的，信息存储模块还可以通过连接局域网、WiFi或蓝牙等连接手段连接远端服务器，将信息存储入远端服务器中。

具体的，传感器模块中包括温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、光照传感器，温度传感器和湿度传感器对当前区域内的温度和湿度进行监控，土壤传感器插入当前土壤内部，对当前土壤内部的pH酸碱度、土壤肥力、土壤湿度和土壤的水分进行监控，光照传感器对当前区域内的光照时间和紫外线照射强度进行检测记录。

具体的，移动摄像模块中包括移动架、摄像头和信号传输器，移动架安装在当前种植区域内，对摄像头进行安装和架设。

具体的，人工监控模块包括人工采集模块和计时模块，计时模块中每5-10天对当前区域内的种植农作物进行人工采集，每亩采集5-15颗农作物进行检测。

具体的，治理方案记录模块包括农药量记录、打药时间记录、打药范围记录。

具体的，所述S4中危害程度评估分为初级、中级和高级，当CNN病虫害识别模型匹配率达到20％-30％时为初级，匹配率达到30％-60％为中级，匹配率达到60％以上为高级。

具体的，初步病虫害治理方案中根据病虫害数据库存储的内容做出数据对比，在数据充足情况下至少出具三种治理方案。

具体的，警报模块采用声控警报和闪光灯警报的混合。

根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：本发明中，通过机器和人工同时对当前种植区域内的农作物进行监控，机器监控中，通过移动摄像和传感器对当前区域进行数字记录，在机器记录的同时进行人工采样记录，方便进行信息比对，同时人工记录和机器记录的信息均通过病虫害数据库和CNN病虫害识别模型进行对比，并根据模型对比的数据做出评估报告，且通过评估报告结合物联网数据做出病虫害治理方案，且在治理过程中严格记录治理方案的过程，实现在区域内程序化对病虫害进行治理，减少人工经验不足的缺陷。

本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。