[发明专利]一种基于LoRa分层传输的农作物病虫害监测系统及操作方法

说明书

本发明公开了一种基于LoRa分层传输的农作物病虫害监测系统及操作方法，结合农作物病虫害监测中的实际情况，分析影响病虫害监测的处理方法和传输方法，具体操作方法：农作物发生土生病虫害时需要采集土壤温湿度，进行对比分析；需要通过摄像头采集农田中的植物叶片图像进行对比分析；鉴于LoRa通信的特点，采集到的图像并不能直接进行传输，从而需要对图像进行分层处理，减小图像的大小，加快图像传输；传输至监测中心后的图像是原图像的分层图像，观察和进一步处理极不方便，从而需要进行图层融合，得到农作物病虫害图片的清晰图像；农田病虫害识别中，数据不需要传输过于频繁，需要低功耗、低成本。

技术领域

本发明属于农业病虫害监测领域，具体涉及一种基于LoRa(Long Range，远距离的局域网无线网络)分层传输的农作物病虫害监测系统及操作方法。

背景技术

农田农作物病虫害监测工作是实现农业信息化，进而实现农业智慧化的重要一步，整个工作过程设计众多的步骤和方法。这些年来农作物病虫害好像越来越严重，各种病症交叉不断。一方面是农药在种类和用量上的胡滥使用，农作物害虫逐渐产生抗药性；另一方面农产品价格一路下跌，农民急于增加收入，化肥的使用量年年增长，导致土壤成分发生变化，适合土生农作物害虫的生长。农作物病虫害越来越难治理，单纯认为是农药化肥的使用量导致是不准确的，需要通过农作物病虫害的叶片图像和各种土壤、空气数据进行综合分析，其中远距离传输农田农作物病虫害图像至监测中心是一个重要问题，需要经过深入的科学研究。

农田农作物病虫害监测传统的方法一般有植保人员田间调查、田间取样等，但这些方法对农作物本身有破坏性，且耗时费力，存在以点代面的代表性差、主观性强、时效性差等弊端，难以满足大范围病虫害实时监测要求，无法全面推广应用。近几年来，农田农作物病虫害监测数据传输技术已经开展了带有现代科技技术的方法，比如压缩传输法、分层多阈值法、光谱响应法的应用概况。虽然各种方法技术都有其自身应用条件和优越性，但碰到数据量较大的图像和数据一起远距离传输时，这些方法就会很难实现。有时在实践中若以这些方法作为数据传输的标准，可能难以取得预期的效果，因此，实践中一般需要采用一种既能传输数据量较大的图像又能远距离传输的方法。

随着科学技术的发展，图像的各种传输技术都取得了长足的进步和发展，图像传输的准确度与速度不断提高。但各种无损传输方法都有其自身的应用前提和局限性，在实际应用中，目前大多数方法都只是将环境理想化，方法本身并没有创新，所以在农田农作物病虫害监测中传统的方法有时很难取得较好的效果。因此，在农田智慧化农作物病虫害监测的应用中，科技人员应根据现场介质物理性质与信号传输特征特征，选择合理的数据和图像传输方法。

目前，农田农作物病虫害监测中尚无针对LoRa手段的专项图像和数据综合传输设计方案。在农田监测工程施工中，一般安装了以摄像头和数据传输模块为基础的农作物监测设备，可对采集到的农田信息、拍摄到的农作物图片以及对空气温湿度、农作物病菌孢子、病虫害数量和病虫害信息移位进行监测。然而，现有的图像和数据传输一般通过数据线、近距离无线或者与运营商合作，受地域限制极大，不能灵活地实现不同农田的监测；另外，监测图像和数据获取后，也仅仅进行了图像和数据的直接传输工作，没有进行更有效地处理和分析。

LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输手段，属于LPWAN通信技术中的一种，主要在全球免费频段运行，包括433MHz、868MHz、915MHz等，具有远距离、低功耗、多节点、低成本等特性。根据实际情况与传输特性，本发明使用的是ZM470SX-M模块，这是一种针对470MHz频段远距离通信的无线模块。在农业病虫害监测中使用LoRa将大大减小地域限制，提高信息传输精度，进而加快农业智慧化进程。