专利名称：作物病虫害信息诊断系统及方法
技术领域：
本发明涉及诊断系统及方法，特别是涉及一种作物病虫害信息诊断系统及方法。
背景技术：
现代农业生产实践要求能够快速有效地采集影响作物生长发育的病虫害信息。这 不仅有利于专业技术人员及时对作物病虫害信息做出诊断，而且也为生产者和管理部门应 对农业生产灾害、科学决策管理提供了基础。随着现代信息技术的不断发展，出现了应用 GPS定位技术、传感技术、多传感器信息融合技术、无线通信技术的数据采集终端，这些数据 采集终端可以获取田间定位信息、土壤属性信息、作物生长信息和环境信息，但是无法获取 病虫害信息。现在人们多是使用笔记本电脑或掌上电脑在农田进行作物病虫害信息采集。该现 有技术存在的问题第一，设备耗电量大，“防尘、防震、防水”性能差且成本高，不适于在农 田等恶劣的野外环境中使用；第二，不能做到现场采集、实时处理，在应对作物病虫害时存 在较大的反应延迟，从而给农业生产造成直接经济损失；第三，操作复杂，灵活性和通用性 差；第四，采集信息单一，缺乏采集规范及获取数据标准；第五，采集信息多采用文字和数 字表达，缺乏直观性。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是提供一种能够定位并以图像形式采集作物病虫害信 息，并能实时传输、诊断的作物病虫害信息诊断系统，以及一种能够定位并以图像形式采集 作物病虫害信息，并能实时传输、诊断的作物病虫害信息诊断方法。( 二 )技术方案为了解决上述技术问题，本发明提供一种作物病虫害信息诊断系统，包括采集 端，用于采集作物病虫害信息并将其发送给诊断服务端，采集端包括微处理器模块及分别 与微处理器模块相连的输入模块、输出模块、传输模块、图像视频获取模块和GPS模块，图 像视频获取模块用于获取作物病虫害的图像信息，GPS模块用于获取作物病虫害的位置信 息，作物病虫害信息包括图像信息和位置信息；诊断服务端，用于接收采集端采集的作物病 虫害信息以进行诊断并将诊断结果发送给采集端，诊断服务端通过无线通信网络与采集端 连接。其中，采集端还包括存储模块和接口模块，存储模块用于存储作物病虫害信息，接 口模块提供的接口包括串行接口、USB接口和摄像头接口。采集端采用嵌入式硬件和嵌入式操作系统。传输模块为无线传输模块。诊断服务器端为层级结构，包括本级诊断服务器和上级诊断服务器，本级诊断服 务器用于对作物病虫害信息进行诊断，上级诊断服务器用于对本级诊断服务器无法诊断的作物病虫害信息进行诊断。作物病虫害信息还包括用户描述信息，用户描述信息由用户通过输入模块输入到 存储模块。相应地，本发明提供一种作物病虫害信息诊断方法，包括下列步骤Si，采集端采 集作物病虫害信息，作物病虫害信息包括作物病虫害的图像信息和作物病虫害的位置信 息；S2，采集端将作物病虫害信息通过无线通信网络发送给诊断服务端；S3，诊断服务端接 收采集端采集的作物病虫害信息以进行诊断并将诊断结果发送给采集端。其中，在步骤Sl中，作物病虫害信息还包括用户描述信息，采集端采集作物病虫 害信息包括以下步骤首先由用户输入用户描述信息，然后获取图像信息，最后获取位置信 肩、ο将位置信息写入到图像信息，然后将图像信息和用户描述信息加密、打包、分包发 送给诊断服务器。在步骤Sl之前，诊断服务端为采集端创建专门的链表并监听采集端，等待采集端 进行身份认证。(三)有益效果通过定位并以图像形式采集作物病虫害信息，能够直观、准确、高效地反映作物病 虫害的实地情况及空间分布特性；通过实时传输、在线诊断，实现了快速应对作物病虫害， 从而减小作物病虫害可能造成的损失；通过采用嵌入式硬件装置和嵌入式操作系统，采集 端体积小，携带方便，容易进行“防水、防震、防水”设计，从而能够在野外恶劣的作业环境下 使用；通过设置多种通信接口，方便接入各种传感器设备，方便功能扩展。
图1是本发明的作物病虫害信息诊断系统的结构示意图；图2是本发明的作物病虫害信息诊断系统的采集端的结构示意图；图3是本发明的作物病虫害信息诊断方法的流程图；图4是本发明的作物病虫害信息诊断系统的采集端的工作流程示意图；图5是本发明的作物病虫害信息诊断系统的工作流程示意图；图6是本发明的作物病虫害信息诊断系统的诊断服务端与采集端的数据通信流 程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图1所示，本实施例的作物病虫害信息诊断系统包括采集端和诊断服务端，采 集端用于采集作物病虫害信息，诊断服务端用于接收采集端采集的作物病虫害信息以进行 诊断并将诊断结果发送给采集端，采集端有多个，多个采集端分别通过无线通信网络与诊 断服务端相连。其中，采集端包括嵌入式硬件和嵌入式操作系统，诊断服务端包括计算机和 诊断服务程序。如图2所示，在本实施例中，采集端包括微处理器模块以及分别与微处理器模块相连的输入模块、输出模块、存储模块、接口模块和扩展模块。微处理器模块控制输入模 块、输出模块、存储模块、接口模块和扩展模块工作。其中，输入模块包括键盘和触摸屏； 输出模块包括LCD显示屏；存储模块包括系统闪存卡和用户闪存卡，系统闪存卡为支持大 容量闪存的存储卡(FLASH卡)，用户闪存卡为SD卡(SD为英文Secure Digital Memory Card的缩写，中文译作安全数码卡)，或者为TF卡(TF为英文Trans Flash的缩写)；接口 模块包括RS232串行接口、USB接口、摄像头接口 ；扩展模块包括GPS模块(GPS为Global Positioning System的缩写，译为全球定位系统)，传输模块和图像视频获取模块。在本 实施例中，传输模块为无线传输模块，具体为GPRS无线传输模块。采集端的硬件结构采 用嵌入式硬件集成的技术，具体地说微处理器模块为采用基于ARM9 (ARM是Advance RISC Machine的缩写，ARM9采用哈佛结构，程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的存储器 带宽)体系架构的嵌入式主板，微处理器集成在该嵌入式主板上，该嵌入式主板支持RS232 串行接口、USB接口、以太网接口、摄像头接口，能够运行WinCE嵌入式操作系统，支持大容 量闪存存储卡；通过串行接口接入米级定位精度的GPS OEM板模块，用于获取作物病虫害 的位置信息，该模块支持单频12通道并行卫星跟踪，外接高增益GPS天线，以解决作物冠层 覆盖区域内 GPS 信号差的问题；通过 UART (UART 是 Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter的缩写，译作通用异步接收/发送装置)接口接入GPRS无线传输模块，该模块 内嵌TCP/IP协议栈，使用AT指令集实现与嵌入式主板通信，提供的天线接口为GSC射频连 接器，外接天线通过电缆连接在射频连接器上；通过摄像头接口接入CMOS摄像头模块，用 于获取作物病虫害的图像、视频信息。采集端的嵌入式操作系统是基于采集端的硬件装置定制开发的。首先，根据嵌入 式硬件装置的配置，在platform builder 5. 0平台上进行操作系统定制开发，主要包括 Bootloader、BSP、0AL、操作系统相关组件和platform builder 5. O自带应用的选择；然 后，通过配置文件(.reg文件，.bat文件，.bib文件)的配置，实现对操作系统裁剪并添加 支持应用程序的相关组件；此外，还需在板级支持包(BSP)中加入图像视频获取模块的驱 动，并在配置文件platform, bib和platform, reg文件下添加图像视频获取模块等外接组 件驱动程序；最后，编译内核，在编译目录下创建NK. bin文件作为操作系统内核。采集端的外壳设计遵循“防尘、防震、防水”的三防工业级要求。这样能够适应潮 湿、尘土、雨水等恶劣的野外作业环境。在本实施例中，诊断服务器端为层级结构，包括本级诊断服务器和上级诊断服务 器，本级诊断服务器用于对作物病虫害信息进行诊断，上级诊断服务器用于对本级诊断服 务器无法诊断的作物病虫害信息进行诊断。相应地，本发明提供了一种作物病虫害信息诊断方法。如图3所示，本实施例的作 物病虫害信息诊断方法包括下列步骤Si，采集端采集作物病虫害信息，作物病虫害信息包 括作物病虫害的图像信息和作物病虫害的位置信息；S2，采集端将作物病虫害信息通过无 线通信网络发送给诊断服务端；S3，诊断服务端接收采集端采集的作物病虫害信息以进行 诊断并将诊断结果发送给采集端。其中，在步骤Sl中，作物病虫害信息还包括用户描述信息。采集端采集作物病虫 害信息并发送的具体步骤如图4所示。采集端采集作物病虫害信息的具体步骤首先，由用 户通过采集端的输入模块输入用户描述信息，用户描述信息是用户根据对作物病虫害现象的观察所做的文字、数字描述；其次，采集端驱动摄像头获取作物病虫害的图像信息，图像 信息可以是图片和/或视频信息；然后，检测GPS模块是否开启，在GPS模块开启的情况下， 读取GPS模块输出的定位信息，获取作物病虫害信息采集处的经纬度坐标；接着，将经纬度 坐标信息写入到图像信息文件中。采集端发送作物病虫害信息的具体步骤首先，将采集到 的用户描述信息、图像信息、位置信息作为一条作物病虫害信息存储在采集端的数据库中， 并将本条信息标记为未上报，当采集端完成采集后，多条作物病虫害信息可以一并上报；其 次，在上报时，采集端将作物病虫害信息先加密再封包(打包)；然后，判断是否要分包，当 数据包过大(例如大于255字节)时则将数据包分包发送，发送是由采集端通过无线传输 模块向诊断服务端发送数据包；最后，在数据包发送完成后，提示采集端用户发送完成。如图5所示，在作物病虫害信息诊断系统中，诊断服务端监听所有采集端，等待采 集端用户登录认证，在采集端用户身份认证成功的情况下，该采集端向诊断服务端发送心 跳包以维持GPRS网络保持连通，同时采集端采集作物病虫害信息，采集完成后，采集端将 作物病虫害信息数据加密、封包，封包完成后采集端暂停向诊断服务端发送心跳包，将作物 病虫害信息分包发送，待作物病虫害信息发送完成后，采集端继续向诊断服务端发送心跳 包以维持GPRS网络链路，保证采集端实时在线。诊断服务端接收到作物病虫害信息数据包 后进行解密、组包，将作物病虫害信息存储并实时显示。本级诊断服务器以邮件列表的形式 显示采集端发送过来的作物病虫害信息，本级诊断服务器处的专家根据作物病虫害信息进 行诊断，当能够进行确诊时，即得出相应的病虫害名称及防治方法时，本级诊断服务器将诊 断结果推送至采集端；当本级诊断服务器处的专家不能确诊时，本级诊断服务器将该作物 病虫害信息上报给上级诊断服务器，由上级诊断服务器处的专家进行诊断。其中，诊断服务端监听所有采集端的方法是首先，初始化一个“作物病虫害采集 端链表”；然后，设置用户指定的IP地址、端口号和超时时间等参数并启动监听；当采集端向 诊断服务端发送连接请求时，诊断服务端即以事件通知的方式更新“作物病虫害采集端链 表”，此时诊断服务端与请求连接的采集端以点对点的通讯模式进行数据通信。采集端通过 GPRS网络设置模块进行远程用户登录认证，GPRS网络设置主要包括启动GPRS、创建Socket 连接、发送用户登录认证信息和接收认证结果信息。具体过程为，首先由用户输入欲连接的 诊断服务端的IP地址、端口号、用户名和密码等参数，然后启动GPRS连接，当GPRS连接建 立后，即创建了采集端与诊断服务端的通信连接，采集端发送用户信息进行登录认证并显 示认证结果信息。如图6所示，诊断服务端与采集端的数据通信流程如下首先，诊断服务端为采 集端初始化链表；其次，当初始化成功时，诊断服务端指定采集端连接的IP、端口并进行监 听；然后，当启动监听成功时，诊断服务端创建处理线程，等待采集端连接；当采集端连接 时，诊断服务端处理缓存接收的作物病虫害信息，同时更新链表，解密缓存接收的作物病虫 信息并判断是否合法(是否满足数据采集标准规范)，在判断合法的情况下将解密的作物 病虫害信息数据包组包，存储和显示。当然，在另外的实施例中，采集端与诊断服务端连接的无线传输模块可以是CDMA 模块。由以上实施例可以看出，本发明实施例通过采用GPS模块和图像视频获取模块能 够采集作物病虫害的位置信息和图像信息，从而能够直观、准确、高效地反映作物病虫害的实地情况及空间分布特性；采用采集端和诊断服务端实时通信连接，使采集端采集的作物 病虫害信息能够实时传输、在线诊断，实现了快速应对作物病虫害，从而减小作物病虫害可 能造成的损失；通过采用嵌入式硬件装置和嵌入式操作系统，采集端体积小，携带方便，容 易进行“防水、防震、防水”设计，从而能够在野外恶劣的作业环境下使用；通过设置多种通 信接口，方便接入各种传感器设备，方便功能扩展。 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换 也应视为本发明的保护范围。
权利要求
一种作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，包括采集端，用于采集作物病虫害信息并将其发送给诊断服务端，所述采集端包括微处理器模块及分别与所述微处理器模块相连的输入模块、输出模块、传输模块、图像视频获取模块和GPS模块，所述图像视频获取模块用于获取作物病虫害的图像信息，所述GPS模块用于获取作物病虫害的位置信息，所述作物病虫害信息包括所述图像信息和所述位置信息；诊断服务端，用于接收所述采集端采集的作物病虫害信息以进行诊断并将诊断结果发送给所述采集端，所述诊断服务端通过无线通信网络与所述采集端连接。
2.如权利要求1所述的作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，所述采集端还包括存 储模块和接口模块，所述存储模块用于存储所述作物病虫害信息，所述接口模块提供的接 口包括串行接口、USB接口和摄像头接口。
3.如权利要求2所述的作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，所述采集端采用嵌入 式硬件和嵌入式操作系统。
4.如权利要求3所述的作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，所述传输模块为无线 传输模块。
5.如权利要求4所述的作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，所述诊断服务器端为 层级结构，包括本级诊断服务器和上级诊断服务器，所述本级诊断服务器用于对所述作物 病虫害信息进行诊断，所述上级诊断服务器用于对所述本级诊断服务器无法诊断的所述作 物病虫害信息进行诊断。
6.如权利要求2至5之一所述的作物病虫害信息诊断系统，其特征在于，所述作物病虫 害信息还包括用户描述信息，所述用户描述信息由用户通过所述输入模块输入到所述存储 模块。
7.—种作物病虫害信息诊断方法，其特征在于，包括下列步骤Si，采集端采集作物病虫害信息，所述作物病虫害信息包括作物病虫害的图像信息和 作物病虫害的位置信息；S2，所述采集端将所述作物病虫害信息通过无线通信网络发送给诊断服务端；S3，所述诊断服务端接收所述采集端采集的作物病虫害信息以进行诊断并将诊断结果 发送给所述采集端。
8.如权利要求7所述的作物病虫害信息诊断方法，其特征在于，在步骤Sl中，所述作物 病虫害信息还包括用户描述信息，所述采集端采集作物病虫害信息包括以下步骤首先由 用户输入所述用户描述信息，然后获取所述图像信息，最后获取所述位置信息。
9.如权利要求8所述的作物病虫害信息诊断方法，其特征在于，将所述位置信息写入 到所述图像信息，然后将所述图像信息和所述用户描述信息加密、打包、分包发送给所述诊 断服务器。
10.如权利要求7至9之一所述的作物病虫害信息诊断方法，其特征在于，在步骤Sl之 前，所述诊断服务端为所述采集端创建专门的链表并监听所述采集端，等待所述采集端进 行身份认证。
全文摘要
本发明公开了一种作物病虫害信息诊断系统及方法。其中，作物病虫害信息诊断系统包括采集端，用于采集作物病虫害信息并将其发送给诊断服务端，包括微处理器模块、输入模块、输出模块、传输模块、图像视频获取模块和GPS模块，图像视频获取模块用于获取作物病虫害的图像信息，GPS模块用于获取作物病虫害的位置信息，作物病虫害信息包括图像信息和位置信息；诊断服务端，用于接收采集端采集的作物病虫害信息以进行诊断并将诊断结果发送给采集端，诊断服务端通过无线通信网络与采集端连接。本发明能够实时定位采集、传输、诊断作物病虫害信息，能够直观、准确、高效地反映作物病虫害的实地情况及空间分布特性，方便快速应对作物病虫害。
文档编号H04N7/18GK101902618SQ201010205469
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者付卫强, 孟志军, 武广伟, 陈天恩, 陈立平, 陈竞平 申请人:北京农业信息技术研究中心