一种基于光谱分析的病虫害监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种监测系统，更具体地说涉及一种基于光谱分析的病虫害监测系统。
【背景技术】
[0002]近年来，叶绿素荧光已经被广泛关注，叶绿素荧光与植物的光合作用PS II密切相关，参与着植物体内能量的竞争分配，它作为一种物理或化学应力的结果已经成为研究植物光合作用任何伤害发生的强大工具。叶绿素荧光被誉为植物无损检测的探针，采集这种微弱光可以达到检测植物体内部生理信息的要求。当植物受到病虫害侵染时会使叶片叶绿素分子的数量及结构发生很大的变化，这种变化可以通过叶绿素荧光灵敏地反映出来，利用叶绿素荧光信号可以测定和评估农作物总氮、磷、钾等元素含量和病虫害侵染情况，此外利用叶绿素荧光还可以作为检测杀虫剂对植物伤害的工具。光谱数据是指利用叶绿素荧光光谱采集系统采集的叶绿素荧光光谱.叶绿素是植物体吸收外部能量的“接收转换器”，当作物受到病虫害侵染时必然会伴随着植物体叶绿素的结构、含量等变化，叶绿素的变化会导致光谱反射率的变化。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型主要解决的技术问题是:提供一种基于光谱分析的病虫害监测系统，利用激光对叶片进行照射，光的汇聚性好，使得叶片产生的荧光集中，进而提高光谱的清晰度，且利用光谱分析进行叶绿素含量的测定，间接得出病虫害的发生状况。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种监测系统，更具体地说涉及一种基于光谱分析的病虫害监测系统，包括单片机、激光发生器、激光驱动板、荧光采集探头、光纤光谱仪、蜂鸣器、WiFi模块、路由器、计算机和服务器，利用激光对叶片进行照射，光的汇聚性好，使得叶片产生的荧光集中，进而提高光谱的清晰度，且利用光谱分析进行叶绿素含量的测定，间接得出病虫害的发生状况。
[0005]激光驱动板连接在单片机上，单片机发出触发信号，控制激光驱动板接通，激光驱动板对电信号进行放大处理。激光驱动板与激光发生器相连，激光发生器接收触发信号并对信号进行处理后发出红外光至叶片，叶片发出荧光。荧光采集探头接收到叶片的荧光。光纤光谱仪一端与荧光采集探头相连，另一端与单片机相连，光纤光谱仪对荧光采集探头采集的光进行光谱分析后转化为电信号传输至单片机。蜂鸣器与单片机相连，单片机用于接收信号并对信号进行运算处理，驱动蜂鸣器报警，并输出报警信号至计算机。WiFi模块与单片机相连，WiFi模块将单片机信号转化为WiFi信号。路由器与WiFi模块和计算机无线连接，路由器用于WiFi信号的转发。计算机与服务器相连，服务器内存储着光谱模型，计算机用于调取服务器内光谱模型并将信号传输至单片机，计算机提供显示界面，计算机向单片机输出激光发生器触发指令。
[0006]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统所述的激光发生器和激光驱动板之间采用光纤连接和电连接，激光驱动板向激光发生器传输电能并向激光发生器传输触发数据信号。
[0007]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统所述的荧光采集探头和光纤光谱仪采用光纤连接和电连接。
[0008]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统所述的单片机选用爱特梅尔科技有限公司生产的单片机，其型号为AT89C51。
[0009]作为本方案的进一步优化，本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统所述的光纤光谱仪选用爱万提斯有限公司生产的光纤光谱仪，其型号为AvaSpec-2048。
[0010]本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统的有益效果为:
[0011]a.检测精度尚;
[0012]b.具备远程报警功能；
[0013]c.实现了病虫害的预防。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型一种基于光谱分析的病虫害监测系统的系统框图。
【具体实施方式】
[0015]在图1中，本实用新型涉及一种监测系统，更具体地说涉及一种基于光谱分析的病虫害监测系统，包括单片机、激光发生器、激光驱动板、荧光采集探头、光纤光谱仪、蜂鸣器、WiFi模块、路由器、计算机和服务器，利用激光对叶片进行照射，光的汇聚性好，使得叶片产生的荧光集中，进而提高光谱的清晰度，且利用光谱分析进行叶绿素含量的测定，间接得出病虫害的发生状况。
[0016]激光驱动板连接在单片机上，单片机发出触发信号，控制激光驱动板接通，激光驱动板对电信号进行放大处理。激光驱动板与激光发生器相连，激光发生器接收触发信号并对信号进行处理后发出红外光至叶片，叶片发出荧光。单片机选用爱特梅尔科技有限公司生产的单片机，其型号为AT89C51。检测叶片时，单片机发出激光发射指令至激光驱动板，从单片机发出的指令较微弱，利用激光驱动板对信号进行放大处理。激光发生器和激光驱动板之间采用光纤连接和电连接，激光驱动板向激光发生器传输电能并向激光发生器传输触发数据信号。激光驱动板利用电线为激光发生器供电，利用信号线控制激光发生器的开关与发光功率大小。激光照射到叶片上时，叶绿素荧光被激发，激发出的荧光向外发散。
[0017]荧光采集探头接收到叶片的荧光。光纤光谱仪选用爱万提斯有限公司生产的光纤光谱仪，其型号为AvaSpec-2048。光纤光谱仪一端与荧光采集探头相连，另一端与单片机相连，光纤光谱仪对荧光采集探头采集的光进行光谱分析后转化为电信号传输至单片机。荧光采集探头和光纤光谱仪采用光纤连接和电连接。叶绿素荧光光谱的发射波长与植物叶绿素含量存在一定的相关性。在可见光波段范围内，通过光纤光谱仪采集到的叶绿素荧光光谱曲线有较为明显的“三峰两谷”形态，从光谱参数角度出发除波峰与波谷信息外，光谱曲线特征边波段的变化速率为光谱曲线参数，不同特征边的变化速率表示叶片的叶绿素含量，光纤光谱仪采集到不同的光谱特征，进而间接得出不同的叶绿素含量。
[0018]蜂鸣器与单片机相连，单片机用于接收信号并对信号进行运算处理，驱动蜂鸣器报警，并输出报警信号至计算机。WiFi模块与单片机相连，WiFi模块将单片机信号转化为WiFi信号。路由器与WiFi模块和计算机无线连接，路由器用于WiFi信号的转发。计算机与服务器相连，服务器内存储着光谱模型，计算机用于调取服务器内光谱模型并将信号传输至单片机，计算机提供显示界面，计算机向单片机输出激光发生器触发指令。服务器内部存储有正常叶片的光谱模型，计算机调取该模型并将模型传输至单片机，单片机根据模型得出叶绿素的最低值。单片机接收光纤光谱仪的信号并对信号进行处理后得出叶绿素含量，同时将处理的光谱波形以无线信号的形式传输至计算机显示出来，供人员对波形进行判别。同时单片机对叶绿素含量与内部叶绿素最低值相比较，较低时，单片机控制蜂鸣器报警，同时输出报警信号至计算机，提醒人们将病害排除。
[0019]当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种基于光谱分析的病虫害监测系统，包括单片机、激光发生器、激光驱动板、荧光采集探头、光纤光谱仪、蜂鸣器、WiFi模块、路由器、计算机和服务器，其特征在于:激光驱动板连接在单片机上，单片机发出触发信号，控制激光驱动板接通，激光驱动板对电信号进行放大处理；激光驱动板与激光发生器相连，激光发生器接收触发信号并对信号进行处理后发出红外光至叶片，叶片发出荧光；荧光采集探头接收到叶片的荧光；光纤光谱仪一端与荧光采集探头相连，另一端与单片机相连，光纤光谱仪对荧光采集探头采集的光进行光谱分析后转化为电信号传输至单片机；蜂鸣器与单片机相连，单片机用于接收信号并对信号进行运算处理，驱动蜂鸣器报警，并输出报警信号至计算机；WiFi模块与单片机相连，WiFi模块将单片机信号转化为WiFi信号；路由器与WiFi模块和计算机无线连接，路由器用于WiFi信号的转发；计算机与服务器相连，服务器内存储着光谱模型，计算机用于调取服务器内光谱模型并将信号传输至单片机，计算机提供显示界面，计算机向单片机输出激光发生器触发指令。2.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的病虫害监测系统，其特征在于:所述激光发生器和激光驱动板之间采用光纤连接和电连接，激光驱动板向激光发生器传输电能并向激光发生器传输触发数据信号。3.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的病虫害监测系统，其特征在于:所述荧光采集探头和光纤光谱仪采用光纤连接和电连接。4.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的病虫害监测系统，其特征在于:所述单片机选用爱特梅尔科技有限公司生产的单片机，其型号为AT89C51。5.根据权利要求1所述的一种基于光谱分析的病虫害监测系统，其特征在于:所述光纤光谱仪选用爱万提斯有限公司生产的光纤光谱仪，其型号为AvaSpec-2048。
【专利摘要】本实用新型涉及一种监测系统，更具体地说涉及一种基于光谱分析的病虫害监测系统，叶片产生的荧光集中，进而提高光谱的清晰度，且利用光谱分析进行叶绿素含量的测定，间接得出病虫害的发生状况。激光驱动板对电信号进行放大处理。激光发生器接收触发信号并对信号进行处理后发出红外光至叶片，叶片发出荧光。荧光采集探头接收到叶片的荧光。光纤光谱仪对荧光采集探头采集的光进行光谱分析后转化为电信号传输至单片机。单片机用于接收信号并对信号进行运算处理，驱动蜂鸣器报警，并输出报警信号至计算机。服务器内存储着光谱模型，计算机用于调取服务器内光谱模型并将信号传输至单片机。
【IPC分类】G08B21/00, G01N21/84
【公开号】CN204989041
【申请号】CN201520601028
【发明人】陈立勇, 朱海, 王洪峰, 殷秀叶, 张宏, 高光, 王祺
【申请人】周口师范学院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月7日