[發明專利]一種基于農業物聯網的害蟲防治方法

在審

• 申請號: 202110051665.5
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112800877A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 江煜;楊忠
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06Q50/02;G16Y10/05;A01G13/00;H04L29/08
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

一種基于農業物聯網的害蟲防治方法，該方法包括以下步驟：步步驟1，搭建以STM32為基礎的害蟲防治物聯網系統；步驟2：確定網絡層通信協議；步驟3，獲取模擬噪聲環境數據；步驟4，訓練SVM害蟲分類模型；步驟5，實現基于農業物聯網的害蟲防治。本發明模擬了傳感器在噪聲環境下采集地數據，提出了一種基于農業物聯網的害蟲防治方法，提高了物聯網平臺層對害蟲分類的穩定性和魯棒性，同時物聯網平臺層結合感知層采集的各類數據信息有針對性地對害蟲進行防治。

技術領域

本發明涉及農業物聯網領域，特別是涉及一種基于農業物聯網的害蟲防治方法。

背景技術

農業是我國國民經濟的基礎產業，蟲害的防治效果直接與農業生產效益、農產品質量安全、農業生態環境安全等相關。近些年來，全球氣候異常多變、耕作制度與生產方式改變以及作物復種指數提高，作物蟲害呈多發、頻發、大規模態勢。蟲害檢測方法主要是依賴種植戶的經驗，有些地區邀請農技人員、農業專家上門指導或遠程指導等，傳統的方式往往錯過了防治的最佳時機，效率低，費用高，時效性差。

近年來，隨著機器學習和深度學習的發展，通過基于機器視覺識別和卷積神經網絡深度學習來識別農業害蟲將會大大減少農業蟲害的發生，在害蟲體征出現時，能夠對圖像快速分析判斷，精準地定位蟲害類型，及時發出預警，將害蟲消滅在萌芽中。同時隨著現實世界中傳感器的廣泛部署，互聯網技術逐漸滲透到物理實體世界中，越來越多的物理實體通過傳感器連接到互聯網中實現信息共享，物聯網在此背景下應用而生。物聯網(Internet of Things)這一新的信息發展浪潮引起了工業界和學術界的極大關注。物聯網包含了4部分：現實世界中的物理實體、用于感知物理實體狀態信息的傳感器、傳輸網絡、智能處理系統。

發明內容

為解決上述問題，本發明模擬了傳感器在噪聲環境下采集地數據，提出了一種基于農業物聯網的害蟲防治方法，提高了物聯網平臺層對害蟲分類的穩定性和魯棒性，同時物聯網平臺層結合感知層采集的各類數據信息有針對性地對害蟲進行防治。另外，為了增強農田圖像數據的可分性，本發明采用了SVM分類器。為達此目的，本發明提供一種基于農業物聯網的害蟲防治方法，具體步驟如下，其特征在于：

步驟1，搭建以STM32為基礎的害蟲防治物聯網系統：使用STM32作為物聯網網絡層的控制器，利用WiFi通訊模塊作為網絡層分別與感知層和平臺層的無線通信方式；

步驟2：確定網絡層通信協議：通訊數據格式有幀頭、地址、命令碼、有效數據、校驗位、幀尾，利用不同命令碼對STM32發送工作指令，并對不同的感知層傳感器進行地址編碼，以做數據辨別；

步驟3，獲取模擬噪聲環境數據：向步驟2中平臺獲取的農業圖像數據添加椒鹽噪聲，通過添加椒鹽噪聲模擬噪聲環境下采集信號所受到的干擾；

步驟4，訓練SVM害蟲分類模型：將步驟3獲得的農業圖像數據化分為訓練樣本和測試樣本，將訓練樣本的特征作為輸入，訓練樣本的標簽作為輸出，獲得SVM害蟲分類模型；

步驟5，實現基于農業物聯網的害蟲防治：針對SVM害蟲分類模型輸出的害蟲分類結果，發送對應命令碼至STM32控制器中，通過外接的害蟲防治系統，有針對性的滅除害蟲。

進一步，步驟1中搭建以STM32為基礎的害蟲防治物聯網系統可以表示為：

該系統分為：感知層、網絡層，感知層的數據通過STM32的WiFi模塊與網絡層相連接，感知層包括：溫度傳感器采集的溫度數據、濕度傳感器采集的濕度數據、PH值傳感器采集的PH值數據、光強傳感器采集的光強數據、CCD傳感器采集的農田圖像數據，每個傳感器節點互相獨立。STM32控制器通過驅動電路、濾波放大電路、A/D轉換電路采集感知層的各類數據，并利用WIFI模塊將采集到的數據發送至物聯網平臺，物聯網平臺層對檢測到的數據做近一步的處理分析。

進一步，步驟3中獲取模擬噪聲環境數據可以表示為：