基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傅曉耕

(農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100125)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及數(shù)據(jù)傳輸和無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷完善，為了滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的需求，很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)了農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)[1-2]。目前，因?yàn)椴∠x(chóng)害的問(wèn)題，我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)存在生產(chǎn)效率低，農(nóng)業(yè)資源匱乏、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)、環(huán)境污染等問(wèn)題，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不能持續(xù)高效的發(fā)展[3-4]。為了解決上述問(wèn)題，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該方法的提出可有效緩解因病蟲(chóng)害問(wèn)題給農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的影響[5-6]。并引起了許多專(zhuān)家和業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注，也提出了很多關(guān)于農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的意見(jiàn)和方法[7]。

隨著監(jiān)控技術(shù)水平的不斷提高，人們對(duì)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)也提出了很多意見(jiàn)，本文對(duì)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行深入的分析。文獻(xiàn)[8]提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的圖像傳感器病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該技術(shù)中農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害圖像信息是利用圖像傳感器進(jìn)行采集的，并將采集到的圖像形式信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，通過(guò)提取農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害圖像信息中的特征對(duì)病蟲(chóng)害進(jìn)行分析識(shí)別。該技術(shù)可以快速的收集病蟲(chóng)害信息，但是信息收集范圍較小，容易出現(xiàn)誤差。文獻(xiàn)[9]提出了一種分布式移動(dòng)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害信息采集與診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)含有信息處理服務(wù)器和小型圖像采集設(shè)備，小型圖像采集設(shè)備可以通過(guò)自身的小巧性采集到人視線(xiàn)盲區(qū)的病蟲(chóng)害圖像信息。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的精準(zhǔn)定位，但是系統(tǒng)設(shè)備費(fèi)用較高，而且農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器負(fù)載較大。文獻(xiàn)[10]提出了一種基于云視頻監(jiān)控的病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該系統(tǒng)可以在監(jiān)控農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況的同時(shí)觀(guān)察農(nóng)作物的病蟲(chóng)害發(fā)生情況，并將相關(guān)數(shù)據(jù)保存到服務(wù)器，工作人員可以通過(guò)服務(wù)器來(lái)了解農(nóng)作物的生長(zhǎng)和病蟲(chóng)害發(fā)生的情況。但該系統(tǒng)的監(jiān)控范圍較小，及時(shí)性較差。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)可將病蟲(chóng)害的位置、病蟲(chóng)害信息和和病蟲(chóng)害發(fā)生時(shí)間通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)讲∠x(chóng)害監(jiān)控服務(wù)器的平臺(tái)，適用于各種農(nóng)田類(lèi)型的環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該健全用戶(hù)的權(quán)限設(shè)置，并保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，從而使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)能夠不受限制的運(yùn)作?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中用戶(hù)只需要登錄網(wǎng)站并通過(guò)驗(yàn)證，就可以查看所有監(jiān)控點(diǎn)采集的農(nóng)作物信息數(shù)據(jù)，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的硬件由用戶(hù)管理模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊、圖片管理模塊、接收數(shù)據(jù)模塊、設(shè)備控制模塊和預(yù)警模塊等模塊構(gòu)成?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害系統(tǒng)硬件總模塊圖如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害系統(tǒng)硬件總模塊圖

2.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)用戶(hù)管理模塊

監(jiān)控系統(tǒng)的訪(fǎng)問(wèn)采用的是權(quán)限驗(yàn)證，系統(tǒng)管理員可以制定普通用戶(hù)、高級(jí)用戶(hù)和管理員等不同的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，并將其保存在農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)用戶(hù)登錄系統(tǒng)時(shí)，每種用戶(hù)所對(duì)應(yīng)的服務(wù)器頁(yè)面是不相同的，普通用戶(hù)登錄系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)中只顯示監(jiān)控點(diǎn)農(nóng)作物的環(huán)境信息和病蟲(chóng)害發(fā)生情況信息；高級(jí)用戶(hù)不僅可以看到農(nóng)作物的基本信息，還可以實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。而系統(tǒng)管理員除了擁有普通用戶(hù)和高級(jí)用戶(hù)的權(quán)限外，還可以查看所有用戶(hù)的信息、修改用戶(hù)信息、用戶(hù)的訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限和密碼、新增或參數(shù)用戶(hù)等權(quán)限，農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)用戶(hù)管理模塊圖如圖3所示。

圖3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)用戶(hù)管理模塊圖

2.2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊的主要功能是查詢(xún)監(jiān)控點(diǎn)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的信息數(shù)據(jù)，使用監(jiān)控系統(tǒng)的用戶(hù)不僅能夠查詢(xún)數(shù)據(jù)開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間還可以指定查詢(xún)監(jiān)控點(diǎn)及農(nóng)作物和病蟲(chóng)害的種類(lèi)?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊圖如圖4所示。

圖4 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)查詢(xún)模塊圖

2.3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)圖片管理模塊

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中的圖片管理模塊可以讓用戶(hù)直接觀(guān)察到農(nóng)作物受病蟲(chóng)害危害的程度。同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置了上傳模塊，其功能是確定農(nóng)作物的病情。用戶(hù)可以利用攝像設(shè)備拍攝農(nóng)作物的照片，并將照片上傳到監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)器，服務(wù)器可以按照照片的種類(lèi)和時(shí)間將照片保存到制定的位置。這種上傳方式較為靈活，用戶(hù)在上傳照片的同時(shí)，還應(yīng)填寫(xiě)照片拍攝的時(shí)間和監(jiān)控地點(diǎn)方便監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器的儲(chǔ)存。專(zhuān)家和學(xué)者可以通過(guò)系統(tǒng)看到用戶(hù)上傳到服務(wù)器的照片，進(jìn)行分析和解答。

2.4 農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和設(shè)備控制模塊

農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)模塊的功能是接收監(jiān)控點(diǎn)采集的農(nóng)作物數(shù)據(jù)。監(jiān)控點(diǎn)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的信息和病蟲(chóng)種類(lèi)的信息，然后將采集的數(shù)據(jù)信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳送到服務(wù)器。設(shè)備控制模塊的功能是控制監(jiān)控點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)信息，專(zhuān)家和學(xué)者可以有目標(biāo)性的收取有用的農(nóng)作物數(shù)據(jù)信息。農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和設(shè)備控制模塊圖如圖5所示。

圖5 病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和設(shè)備控制模塊圖

2.5 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警模塊

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的預(yù)警模塊主要功能是在危害發(fā)生前發(fā)出警示信號(hào)，并采取有效的控制病蟲(chóng)害的措施，減小給用戶(hù)帶來(lái)的損失。農(nóng)業(yè)專(zhuān)家和學(xué)者對(duì)病蟲(chóng)害的圖像和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)一步確定病蟲(chóng)害的種類(lèi)，并設(shè)置病蟲(chóng)害發(fā)生程度的報(bào)警臨界點(diǎn)，其目的是為了使病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)警模塊能夠準(zhǔn)確無(wú)誤的進(jìn)行報(bào)警，將用戶(hù)的損失降到最小。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)傳輸可以方便地實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)文件和多媒體信息數(shù)據(jù)的傳輸。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的資源進(jìn)行分割和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的數(shù)據(jù)傳輸，利用簇間優(yōu)化機(jī)制解決物聯(lián)網(wǎng)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中監(jiān)控點(diǎn)區(qū)域路徑抖動(dòng)的問(wèn)題，最終使農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

物聯(lián)網(wǎng)中的傳感器開(kāi)始工作時(shí)，負(fù)責(zé)病蟲(chóng)害上傳工作的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)信息以數(shù)字的形式發(fā)送，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)i接收到病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)信息后，將病蟲(chóng)害發(fā)生的位置和物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)間的距離進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算完成后得到最近的節(jié)點(diǎn)作為物聯(lián)網(wǎng)簇頭節(jié)點(diǎn)(CH節(jié)點(diǎn))。確定了病蟲(chóng)害的物聯(lián)網(wǎng)簇間區(qū)域后，節(jié)點(diǎn)i被記為物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)(PCH節(jié)點(diǎn))，并將病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)信息以Hello形式傳播到物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)中。因?yàn)镠ello形式包含了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的全部能量消耗信息，可以計(jì)算出物聯(lián)網(wǎng)病蟲(chóng)害監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的能量消耗速率。但CH節(jié)點(diǎn)需要首先考慮監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的其他節(jié)點(diǎn)能量的消耗情況，再根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的排序情況進(jìn)行更新，從而可以對(duì)當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)的情況進(jìn)行估算。

CH節(jié)點(diǎn)在接收到Hello形式分組之后，計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的物聯(lián)網(wǎng)能量自感閾值HDoor(i)：

(1)

式中，H(i)表示物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)i已經(jīng)消耗完的能量，j屬于節(jié)點(diǎn)i同一監(jiān)控點(diǎn)的其它PCH節(jié)點(diǎn)。

若節(jié)點(diǎn)i要成為CH節(jié)點(diǎn)，必須通過(guò)公式(1)計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)路徑自感閾值，由于監(jiān)控點(diǎn)中的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有可能被選為物聯(lián)網(wǎng)中的CH節(jié)點(diǎn)，設(shè)任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)為i，它的物聯(lián)網(wǎng)自感閾值為HDoor(i)，物聯(lián)網(wǎng)的閾值越大，表示節(jié)點(diǎn)的病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸性能就越好，一旦物聯(lián)網(wǎng)中CH節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，那么i節(jié)點(diǎn)被選中幾率就越高。通過(guò)計(jì)算的閾值加權(quán)∑HDoor(i)，并考慮當(dāng)前節(jié)點(diǎn)對(duì)下一時(shí)間段的監(jiān)控節(jié)點(diǎn)閾值存在的正向數(shù)據(jù)傳輸反饋，計(jì)算出系數(shù)μi進(jìn)行CH節(jié)點(diǎn)判斷：

(2)

只有當(dāng)μi的數(shù)值比HDoor(CH)大時(shí)，才能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)簇頭節(jié)點(diǎn)進(jìn)行替換。因?yàn)楣?2)中得到的結(jié)果對(duì)節(jié)點(diǎn)替換的影響較大，所以在一定時(shí)間范圍內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)周期T中，節(jié)點(diǎn)i為物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)消耗的時(shí)間Time(i)為:

(3)

式中，λ∈[0，1]為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的路徑調(diào)整因子，T∈[0，1]所表示的是物聯(lián)網(wǎng)簇頭節(jié)點(diǎn)的監(jiān)控點(diǎn)更新周期，ω∈[0，1]代表的是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的路徑遞歸因子。只有當(dāng)Time(i)比T大時(shí)，才可以進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)更新的程序。

選取某個(gè)物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)在接收病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中PCH節(jié)點(diǎn)發(fā)送的病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)，在帶寬B網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，將病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)分割成Num個(gè)獨(dú)立的病蟲(chóng)害信息流進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的數(shù)據(jù)傳輸，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，數(shù)據(jù)傳輸CH節(jié)點(diǎn)可以作為病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸中的節(jié)點(diǎn)，由公式(2)、(3)可通過(guò)選取物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)可以減小少病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程所用的能量，因此對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳播的節(jié)點(diǎn)i而言，通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)傳播過(guò)程中消耗的能量H(i)與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)的能量消耗H(j)的比值，在減少數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中消耗能量的同時(shí)，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸帶寬進(jìn)行重新分配。而且在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不能超過(guò)物聯(lián)網(wǎng)帶寬B，所以在進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳播過(guò)程中將病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)分成Num條子路徑，其計(jì)算公式為：

(4)

其中:η代表監(jiān)控節(jié)點(diǎn)中的個(gè)數(shù)的倒數(shù)，實(shí)質(zhì)為調(diào)節(jié)參數(shù)。

物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)對(duì)病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)完成分割后，用CH節(jié)點(diǎn)將監(jiān)控點(diǎn)中的Num個(gè)獨(dú)立病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸?shù)较乱粋€(gè)CH節(jié)點(diǎn)時(shí)，若下一個(gè)節(jié)點(diǎn)是j節(jié)點(diǎn)，那么μi、Time(i)就能與節(jié)點(diǎn)j形成最大化比例，即μi、Time(j)與μi、Time(j)的比值都為最大時(shí)，病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸中節(jié)點(diǎn)i所消耗的能量最少，所用的時(shí)間最短，滿(mǎn)足函數(shù)Fcost：

(5)

其中:φ為病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點(diǎn)中的比例系數(shù)。

通過(guò)計(jì)算CH節(jié)點(diǎn)與監(jiān)控點(diǎn)中其他節(jié)點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系，選取最大函數(shù)所對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)j作為物聯(lián)網(wǎng)中下一跳的節(jié)點(diǎn)，完成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸路徑的優(yōu)化選取過(guò)程。

物聯(lián)網(wǎng)CH節(jié)點(diǎn)在選取病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳播路徑時(shí)，對(duì)監(jiān)控點(diǎn)中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，并通過(guò)公式(4)、(5)計(jì)算得到最好的數(shù)據(jù)傳輸函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸。

4 測(cè)試與驗(yàn)證

整個(gè)系統(tǒng)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室實(shí)地測(cè)試。以農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸方式組成測(cè)試系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸層采用SIMCOM公司的低功耗SIM900A模塊。對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男ЧM(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試選取的病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)都是原始數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，每次發(fā)送的病蟲(chóng)害上傳數(shù)據(jù)包為260個(gè)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)工作時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的帶寬速度為20～30kb/s。分別在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下和原始網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下進(jìn)行病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 原始網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的傳輸數(shù)據(jù)

表2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的傳輸數(shù)據(jù)

對(duì)比表1表2可知，病蟲(chóng)害原始數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試中，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響出現(xiàn)了數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題，其中數(shù)據(jù)丟包率最高達(dá)到15.28%。使數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中網(wǎng)絡(luò)的延遲較為嚴(yán)重。在原始網(wǎng)絡(luò)下，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)不完整、數(shù)據(jù)延遲的問(wèn)題較為嚴(yán)重，不能準(zhǔn)確體現(xiàn)實(shí)際情況。測(cè)試結(jié)果表明，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中傳送的數(shù)據(jù)越少，網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間越少，同時(shí)數(shù)據(jù)的丟包率也就越少。在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)中，減少數(shù)據(jù)傳輸所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量可以提高數(shù)據(jù)的傳輸速度，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，同時(shí)節(jié)省了監(jiān)控系統(tǒng)的費(fèi)用。

分別采用本文方法和文獻(xiàn)[7]方法和文獻(xiàn)[8]方法進(jìn)行農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)接收病蟲(chóng)害圖像的實(shí)時(shí)效率(%)測(cè)試，通過(guò)對(duì)單位時(shí)間內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)接收?qǐng)D像信息的數(shù)量(個(gè))進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比結(jié)果如圖6所示。

圖6 不同方法監(jiān)控系統(tǒng)接收病蟲(chóng)害圖像實(shí)時(shí)性對(duì)比

從圖6中可以分析得出，本文方法接收?qǐng)D像的實(shí)施效率要優(yōu)于文獻(xiàn)[7]方法和文獻(xiàn)[8]方法。本文中的農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)是采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成的，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的監(jiān)控系統(tǒng)可對(duì)農(nóng)作物的圖像進(jìn)行采集和傳送，提高了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施效率，保障了病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)傳送信息的準(zhǔn)確性。

圖7為網(wǎng)絡(luò)帶寬的變化對(duì)3種方法下的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的影響結(jié)果。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)帶寬較大時(shí)，最大病蟲(chóng)害數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)越大，系統(tǒng)傳輸延時(shí)就越小。

圖7 網(wǎng)絡(luò)帶寬變化對(duì)不同監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的影響

分析圖7可知，不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬對(duì)采用本文方法設(shè)計(jì)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)傳輸病蟲(chóng)害信息傳輸位數(shù)影響不大，相比文獻(xiàn)[9]方法和文獻(xiàn)[10]方法設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)傳輸病蟲(chóng)害信息延時(shí)較短，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠及時(shí)收取到信息，保證了系統(tǒng)運(yùn)行的整體性能。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)階段的農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)面臨著勞動(dòng)量較大、監(jiān)控范圍較小及數(shù)據(jù)的傳輸較為緩慢等問(wèn)題。為此，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。采用該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以通過(guò)監(jiān)控點(diǎn)收集和傳送圖像信息、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，同時(shí)減小了勞動(dòng)量。最大程度的方便了用戶(hù)和專(zhuān)家的工作，為農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

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