[实用新型]基于无线传感网络的温室环境监测和作物病害诊断视情施药防治系统

说明书

技术领域

本实用新型属于农业生物技术领域，涉及温室作物的监测及施药灌溉，尤其是一种基于无线传感器网络的温室环境监测和病害诊断施药防治系统。

背景技术

农业是国民经济的基础，农业的信息化和智能化是利用现代信息技术提高农业劳动生产率的重要手段。农作物生长的各种环境，如温度、光照及二氧化碳浓度等，对农产品的产量和品质有着很大的影响。为了更好地了解环境因素对作物生长的影响，可以对农作物进行相应的环境监测，以得到相对适合作物生长的环境参数，在条件允许的情况下采取措施以保证农作物在良好的环境下成长。

温室栽培之所以受到人们的重视，主要原因是利用计算机对植物生长的温度、湿度、光照、CO浓度等环境条件进行自动控制，使温室内植物生长不受自然气候的制约，以实现全年的管理与生产，使作物的种植时间延展，从而达到提高产品产量和质量的目的。在温室的生产管理中，环境对作物的生长发育、栽培技术的实施、病虫害的预防等产生极其重要的影响。

数据采集是环境监测的重要组成部分，但长期以来，温室环境监测普遍采用人工方式，这种传统的数据采集方法耗时耗力、时效性差，而且容易受到干扰，无线传感器网络技术与虚拟仪器技术为数据的自动采集和实时监测提供了一种理想的解决方案。利用ZigBee技术搭建无线传感网络，用大量的传感器节点构成监控网络，通过各种环境传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将有可能逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。因此，无线传感网络应用于农业和环境监测领域可以带来巨大的社会效益与经济效益。

我国是一个农业大国，农作物的病害不仅种类繁多，分布广泛，而且成灾条件复杂。据记载，我国农业病、虫、草、鼠害达2284种，其中病害就有742种。每年因病、虫等生物灾害损失粮食1600万吨、蔬菜30万吨、油料140万吨以上。这直接影响到农业的持续稳定发展和农村经济的增长。

目前我国的温室种植和病害防治工作，主要存在以下问题：

1、品种抗性较差。目前我国温室育种的主要目标是高产优质，对品种抗病性不够重视，对种植业的发展具有很大的盲目性，造成生产上农作物品种的抗病性普遍较差。除少数病害可以通过使用抗病品种有效控制以外，多数病害必须通过其他途径进行防治。

2、测报工作相对落后。许多种植者不注意病害的预防工作，单纯依靠化学防治，重治轻防。

3、许多农民不了解农药的性质，当农作物发生病虫害时，不分是杀虫剂还是杀菌剂，也不管是病害还是虫害，见药就用，导致病虫害的防治效率大大降低，严重影响农作物的产量和质量，给农民在经济上造成很大的损失。

4、长期单一使用某一种农药。有的农民发现某种农药效果好，就长期使用，结果随着用药量的增加，病害的抗性也不断增强。

5、盲目使用高毒、高残留农药，不注意农药的安全间隔期。由于农户在使用农药时不按农药安全标准，结果把高毒、高残留农药用在农产品上，严重危害人们的健康。

在影响蔬菜、水果等鲜食农产品质量的诸多因素中，最突出的是农药残留超标问题，全国多个地方爆发农药残留量过多导致农产品食物中毒事件。造成这种现象的原因是，农业生产一直存在着过度施肥和施药的情况，农业单位面积使用的农药量是世界平均水平的两倍。随着消费者对食品安全的要求越来越高，对作物进行精准的农药喷洒，即哪里存在病害在哪里施药，从而避免对无病害部位的过度施药，已成为作物病虫害防治越来越迫切的要求。

实践表明，合理施用农药是保证农业获得丰收的一项重要措施，而合理施用农药的前提是正确诊断病害的类型及发生程度，如果诊断不正确，农民就会盲目大量滥施农药，这不仅不能获得农业丰收，还会使大量的农药流失到非靶标环境中，造成人畜中毒、严重的环境污染，进而引发一系列更为严重的问题。

由此可见，及时准确的获取病害信息，精准地进行施药对于提高农药的使用效率及增强其防治效果是至关重要的。只有对病害做出及时准确的诊断，才能正确的拟定综合防治计划，及时采取必要的防治措施，经济有效的降低病害发生率，保证农业的高产稳产。

对作物水分状况和病害状况进行准确、快速、可靠的评价是有效进行视情精准灌溉和病害防治的理论基础。近几年植物水分生理研究的最新进展告诉我们，植物其实一直以自己的“语言”在时刻向我们传达着缺水和病害胁迫的信号。植物的“语言”是指发生在植物水流通路上由于缺水而造成水流断裂或病害侵袭时发出的爆裂声，即作物的“声发射”现象。