病虫害监测预警建设方案

病虫害监测预警解决方案

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目 录

1.项目背景......................................................................................................... 1 2.系统建设目标................................................................................................. 2 3.方案原则......................................................................................................... 4 3.1. 先进性与适用性.................................................................................... 4 3.2. 经济性与实用性.................................................................................... 4 3.3. 可靠性与安全性.................................................................................... 4 3.4. 可扩充性................................................................................................ 4 3.5. 追求最优化的系统设备配置................................................................ 5 4.详细方案......................................................................................................... 6 4.1.四情监测系统——四情监测平台建设.................................................. 6

4.1.1. 基础信息管理............................................................................. 7 4.1.2. 四情监测管理............................................................................. 7 4.1.3. 地图展示..................................................................................... 9 4.1.4. 在线监测功能............................................................................. 9 4.1.5. 设备在线管理查询功能............................................................. 9 4.1.6. 查询分析功能............................................................................. 9 4.1.7手机APP应用 ........................................................................... 10 4.2.物联网监测设备.................................................................................... 11

4.2.1物联网自动虫情信息采集设备................................................. 11 4.2.2农林小气候信息采集设备......................................................... 11 4.2.2智能病菌孢子捕捉分析系统..................................................... 11 4.2.4病虫害实时高清图像采集设备................................................. 11 4.2.5频振式太阳能杀虫灯................................................................. 12

5.产生的效益................................................................................................... 12 5.1.经济效益................................................................................................ 12 5.2.社会效益................................................................................................ 12 5.3.环境效益................................................................................................ 12

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1.项目背景

四情监测工作需要对作物生长环境中的病虫害情况、墒情、灾情、苗情进行现场勘查、四情数据采集和统计分析上报。一般现场地理位置比较偏僻、路况艰难，给植保人员到第一现场采集数据及后续的工作带来难度，另一方面植保人员需要在一些特殊时间断进行数据采集，这些为植保人员带来负面工作影响的因素 分析如下：

1） 植保气象数据采集地点偏远，工作难度较大

大部分的植保数据采集点地处偏远，交通不便，而工作人员又需要定期的前往数据采集，同时工作条件简陋，使得总体工作效率低，采集数据困难。

2） 植保数据采集的时间点特殊，采集效率低

植保数据的采集时间点有时有特殊要求，比如虫害的数据采集，根据不同虫害的活动时间，需要在特定时间扑捉虫害数据，这对工作人员的工作时间安排带来极大的难处，整体工作效率低。

3） 数据处理方式传统，采集和处理的衔接效率低下

原有的采集方式较传统，大部分通过人工采集数据的方式，比如虫情采集通过赶虫子、沾虫板、网兜等原始方式和工具进行采集，再通过人工分类和计数，获得最终数据，整体工作流程原始、效率低下。

4） 数据整理方式重复单调，容易出错

虫情数据通过肉眼对沾板上的虫子进行分类，同时对不同类型的虫子进行计数，有些虫子的体积小辨别难，数据样本较大时容易出错。

5） 整体的工作效率低下、成本高昂

四情监测的现场整体工作环境较差，路程遥远，效率低下，造成每次的四情监测工作的总体成本较高，无法高密度、高强度的保持监测状态。发生各类灾害时无法实时的、高效的保持对现场情况变化的掌握。

6） 缺少统一的统计分析处理平台

四情监测数据统一的处理和综合的分析对监测工作来说是非常有必要的，传统的方式缺乏统一处理分析的手段。

通过对这些问题深入分析思考，结合现代农业科技装备和信息化手段，云农为植保工作人员提供了一套完整的四情监测系统解决方案。

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2.系统建设目标

根据四情监测系统的监测类型、监测特点以及处理、统计、分析的要求，建设四情监测系统会将监测设备安装在现场，通过设备的专业采集能力将数据采集传输到软件系统中，然后对数据进行分析处理，从而完成四情监测管理的相关工作。因此将四情监测系统整体项目建设划分为“中心处理平台”建设和“现场监测装备”建设两部分工作进行展开 。

中心处理平台的建设主要是搭建一个数据处理和分析的软件平台，将现场监测到的数据进行存储和分析处理，在平台中完成整体四情监测管理工作。同时提供APP支持移动办公。

现场监测网络的建设主要是将各类专业采集设备、传输及控制设备部署在工作现场，可采集所需现场环境数据，并传输回数据中心处理平台，为整体数据处理和分析做好物理基础。

系统整体建设完成后，需具备以下目标特点及能力： 1） 智能采集

对现场四情监测数据进行智能化远程采集，并通过互联网、移动网络（GPRS、4G、5G等）传输到平台软件中进行存储，为后续的处理、分析做好基础。降低工作人员的工作强度，提高工作效率。

2） 自动处理

可自动对现场数据进行采集，也可以定时采集，并且对部分关键数据进行自动处理和分析，如虫情中的水稻类虫害，可自动采集、存储，同时对不同的虫害进行分类并自动计数。提高工作人员工作效率，降低工作人员的工作强度。

3） 在线查看

通过在线视频技术，实现现场的情况在线查看，实现现场情况拍照保存，方便后续进行历史数据分析。提供远程指挥调度能力，提高整体管理水平。

4） 智能统计

对不同来源的数据进行统一处理，通过数据合并的手段实现综合分析。提高工作人员的工作效率。

5） 自动管理

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对植保人员的工作区域范围，需要管理的设备进行配置后，可以让管理人员方便的对相关设备的工作状态和在线状态进行查看，降低整个系统的维护和管理难度。降低维护成本，提升系统价值。

6） 移动应用

提供移动应用功能，使用手机就可以完成监测、分析及管理工作。提供多样的移动工作方式。

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3.方案原则

方案设计遵循技术先进、功能较齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则：

3.1. 先进性与适用性

采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、模块化程度高。设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。同时，系统的安装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合行业的特点，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。

3.2. 经济性与实用性

在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的设计、建设、升级和维护。充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

3.3. 可靠性与安全性

系统采用成熟的、稳定的、完善的技术设备，系统具有一致性、升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

3.4. 可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充能力。同时，本方案在设计中留有冗余，

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以满足今后的发展要求。方案中设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

3.5. 追求最优化的系统设备配置

在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

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4.详细方案

建设 “四情”监测管理基地，将采集数据实时传输至四情监测综合服务平台，实现对农作物苗情、墒情、病虫情、灾情以及各生长阶段的长势、长相的动态监测、为农作物生产提供技术服务和救灾指导，为各级领导进行粮食生产决策提供数据支持。

每个基地安装农业四情监测系统可通过田间环境监测系统、智能孢子捕捉仪、智能虫情测报灯、苗情、灾情摄像机和墒情传感器对每个监测点的病虫状况、作物生长情况、灾害情况、空气温度、空气湿度、露点温度、土壤温度、光照强度等各种作物生长过程中重要的参数进行实时监测。测量结果可以在基地的大屏电视机和LED屏上实时展示，同时可以网站上直观的显示出来，同时还可远程设置每个点的各种参数。并且还配套云服务平台，将数据传入云平台上，再配合专业的分析处理功能，可以对作物生长环境信息的处理分析，提供更多更好的科学指导。

农业四情监测系统整体分成两部分建设内容：“四情监测平台”（中心处理平台）和“现场监测设备”。

4.1.四情监测系统——四情监测平台建设

四情监测平台可通过虫情测报灯、苗情、灾情摄像机和墒情传感器对每个监测点的病虫状况、作物生长情况、灾害情况、空气温度、空气湿度、露点温度、土壤温度、光照强度等各种作物生长过程中重要的参数进行实时监测。监测结果可以在网站上直观的显示出来，同时还可远程设置每个点的各种参数。并且还配套数据服务器或者云服务平台，将数据传入数据中心服务器或者云平台上，再配合专业的分析处理功能，可以对作物生长环境信息的处理分析，提供更多更好的科学指导。

四情监测平台承担数据中心的角色，在整个工作过程中为工作人员提供数据存储、处理、分析的主要功能，系统中的大部分智能分析能力都由此平台来提供，同时为用户提供Web、PC与移动客户端的应用体验，方便管理者的使用。

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4.1.1. 基础信息管理

从管理者角度出发，将整个平台的基础数据进行有效维护，服务监管集中进行统一展现、建成“中心-基地”模式架构，展示中心统一展示出管理区域的信息系统，形成集中化展现，各区域也可自主进行系统管理和操作；对各个应用试点的生产现场的生产情况、环境数据提供一个统一的展示平台，可以使管理决策者在指挥中心充分掌握农业生产的即时数据，为农业决策提供辅助。

区域信息管理。管理区域的范围划分，所属区域的指定，区域基本信息的维护，包括所属行政区域信息，区域面积信息，植保监测主要植物的说明等。

人员信息管理。将系统管理人员的信息、组织、权限等进行基本的信息管理与划分。

设备信息管理。对系统建设中的现场设备维护在系统中，包括位置信息、设备类型、设备名称、设备作用等，这些信息在系统运行过程中辅助设备获取现场环境信息，确保整个系统有效运行。

4.1.2. 四情监测管理

四情监测管理包含实时数据监测、监测数据传输等功能，通过这个模块的功能可以将病虫情、墒情、苗情、灾情的数据采集、数据传输分类、分时管理和维护，并使得系统能对不同类型的数据模块化维护，可独立运行，也可以综合管理，使得四情监测的建设可以按照不同模块分开建设，也可以统一建设实现方案选配。 4.1.2.1. 病虫害监测模块

收集的害虫分别进行分段存放和拍照与计数，并将数据发送至监测平台，平台整理分析每天的数据，形成数据库，以供林业专家远程诊断。通过系统设置或远程设置后自动拍照将现场拍摄的图片无线发送至监测平台，平

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台整理并计算每天的数据，形成数据库，以供林业专家远程诊断。根据图片与数据,专业分析人员可对每个时间段内收集的害虫进行分类与计数。具有现场或远程编程功能，设备的各种功能可通过网络远程设置、修改和读取，还可根据需要远程拍摄自己需要的照片并上传到服务器。

主要功能：智能采集、智能传输、智能统计、人工统计。 4.1.2.2. 墒情监测模块

墒情监测模块主要负责采集农林种植生产环境信息，包括：土壤水分/盐分、土壤温湿度、空气温/湿度、降雨量、风速/风向等诸多环境信息，上传至服务器并控制相关设备。墒情信息可以实时直观展现在行政区划地图上，方便管理人员通过列表、图表的方式查看详细墒情信息，也可以定时将采集到的各种数据通过无线网络发送到监测平台或者管理人员的手机上，方便指导农业生产并有效形成气象灾害预警,以便相关部门及时采取措施，降低灾害损失。

主要功能：智能采集、智能传输、智能统计。 4.1.2.3. 苗情监测模块

苗情监测模块通过苗情监测设备，实时采集现场作物生长情况，通过高清视频了解作物的生长态势来判断作物的整体发育与生长是否良好，并且提供定时拍照功能，将每个特定时期的作物长势图片拍照并上传至数据中心，以备后期的作物长势分析提供依据。

主要功能：实时视频、定时拍照、分时拍照、数据上传、区域图片展示等。

4.1.2.4. 灾情监测模块

灾情监测模块通过在线视频监测设备，实时采集现场作物生长情况，通过高清视频实时掌握区域作物的受灾情况，管理人员远程实时的对受灾地区的应急指挥工作提供便利，实现远程应急。

主要功能：实时视频、定位抓图、数据传输、在线查看、历史查看等。

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4.1.3. 地图展示

在地图中选择需要查看的某一个站点，点击可查看具本站点内的监测数据，通过GIS地图的方式，直观展示区域内的各类设备工作状态及检测数据情况，起到直观的统计及展示效果。

4.1.4. 在线监测功能

系统能够将空气温湿度、土壤传感器、二氧化碳浓度、光照采集设备传输而来的实时环境监测数据在系统中进行可视化显示。

4.1.5. 设备在线管理查询功能

查看设备的定时模式、光控、雨控、温控、落虫、加热、仓门开启、信号强度等工作状态信息，能够准确的了解设备的实时的工作情况，可对设备出现的故障进行研判、分析、和预警。设备有光控和时控两种模式供用户选择。可以自行设定工作时长、落虫时间、加热时长、加热温度、加热仓高低温保护阈值、图片上传时间间隔和图片分辨率选择。

4.1.6. 查询分析功能

该模块提供空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度、光照等环境监测数据的历史数据查询功能，提供温室环境预警事件信息的查询功能。同时可以将温室内空气温度、空气湿度、二氧化碳浓度等环境监测数据以及环境预警事

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件信息以图表形式或曲线图形式形成统计报表，供管理人员做出适当的作物生长管理、分析与决策。

实时曲线：实时趋势曲线可将系统采集到的温室内的数据以实时曲线的方式显示出来，便于观察系统某时间段内整体检测状态。

历史曲线：可显示出温室内各测量参数的日、月、季、年参数变化曲线，根据该曲线可合理的设置系统参数值。可分析各参数变化对作物生长产生的影响；可将温室内数据测量结果存储为报表形式，对各参数进行分析和浏览，供其他研究之用。

4.1.7手机APP应用

通过手机终端APP可以随时随地查看监测区域的四情情况。及时掌握作物的生长情况，病害情况，环境气象信息，设备的运行状态，工人生产状况进行实时监控，远程控制相关设备，有了这个“千里眼”，管理人员就能真正做到“运筹帷幄，决胜千里”。

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4.2.物联网监测设备

4.2.1物联网自动虫情信息采集设备

可无公害诱捕杀虫，绿色环保，同时利用多种网路技术，定时采集现场图像，自动上传到物联网监控服务平台，平台自动记录每天采集数据，形成虫害数据库、实现昆虫自动识别、计数统计功能。可用图表、列表形式展现进行远程诊断。工作人员可随时远程监测虫情状况，制定防治措施。

4.2.2农林小气候信息采集设备

农林小气候信息采集设备主要负责采集环境信息，包括：土壤水分、土壤温湿度、空气温/湿度、降雨量、风速/风向、总辐射等诸多环境信息，并将结果传输到中心服务器，中心数据按照统一的格式将土壤墒情数据存储。

4.2.2智能病菌孢子捕捉分析系统

智能病菌孢子捕捉分析系统采用了控温技术、精度限位技术、自动智能化聚焦技术、互联网控制技术等，全天候实时采集分析，节时省力。可远程拍摄孢子图片上传至管理平台，实现病菌孢子浓度测试数字化，使监测通过互联网及时了解病害的发生、发展情况以及病害的分布区域，及时预防农业病害的发生和蔓延。

4.2.4病虫害实时高清图像采集设备

360°全方位红外球形摄机大视野覆盖，用户通过视频系统可以清晰直观的实时远程查看种植区作物的生长及病虫害情况，并对突发性异常事件的过

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程进行及时监视和记忆，用以提供及时高效的指挥和调度。

4.2.5频振式太阳能杀虫灯

杀虫灯利用清洁能源根据昆虫具有趋光性的特点，利用昆虫敏感的特定光谱范围的诱虫光源，诱集昆虫并能有效杀灭昆虫，降低病虫指数，防治虫害和虫媒病害的专用装置。

5.产生的效益

5.1.经济效益

实现了生产管理的远程化、自动化，生产管理更加快速、高效，提高了单位时间的生产效率。同时，还实现了生产管理的精准化，降低生产成本；系统的应用实现远程化、数字化和智能化，能源资源投入成本得以节约，确保农业生产和管理精确可控，从而提高了产品质量，经济附加值得到提高。

5.2.社会效益

农业物联网装备体系的推广应用将有效解决现在智能农业系统设施的不足，另外，通过系统中的智能监控预警功能，能够及时有效的预防、治理相关农业灾害的发生，为农产品的丰收保驾护航。有利于促进农林产业从传统种植模式向现代农业种植模式的转变，提高资源利用率，增加农业的经济收益，提升产业层次，延伸产业链，促进产品结构、技术结构调整，对促进人员就业、社会稳定和保护环境具有重要的意义。

5.3.环境效益

借助物联网、大数据和智慧农业技术应用，将大大提高农产品的生产技术水平，极大满足对现代农业智能化管理、精细化生产的技术需求，也大大改善了周围的生态环境，与保护生态紧密结合起来,有利于执行绿水青山就是金山银山的理念。

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