大棚是農業(yè)生產(chǎn)擺脫自然條件制約，實(shí)現反季節生產(chǎn)，提高土地出產(chǎn)率、增加作物產(chǎn)量的重要現代化農業(yè)設施。一切生物都有其生長(cháng)所需的適宜環(huán)境。對于作物而言，其生長(cháng)發(fā)育、代謝水平、物質(zhì)合成與積累除取決于其本身的遺傳特性外，還決定于其在一定時(shí)間尺度內所交互的各個(gè)環(huán)境因子。現代大棚之所以能夠獲得速生高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)高效的農產(chǎn)品，就在于其能夠在很大程度上擺脫地域、季節或惡劣氣候等自然條件的制約，構造出一個(gè)相對獨立且近乎理想的人工氣候小環(huán)境，從而實(shí)現周期性、全天候、反季節的工廠(chǎng)化規模生產(chǎn)。

通過(guò)對大棚環(huán)境進(jìn)行“四情”（墑情、苗情、蟲(chóng)情、災情）監測預警。系統以先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)傳感器、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)為基礎，由相關(guān)硬件組成。各級用戶(hù)通過(guò)Web、PC與移動(dòng)客戶(hù)端可以訪(fǎng)問(wèn)數據與系統管理功能，對每個(gè)監測點(diǎn)的病蟲(chóng)狀況、作物生長(cháng)情況、災害情況、空氣濕度等各種作物生長(cháng)過(guò)程中重要的參數進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、管理。系統對作物實(shí)時(shí)遠程監測與診斷，提供智能化、自動(dòng)化管理決策，是農業(yè)技術(shù)人員管理農業(yè)生產(chǎn)的“千里眼”和“聽(tīng)診器”。

農林“四情監測”系統架構圖

農林“四情”監測系統組成部分

（一）墑情監測系統

無(wú)線(xiàn)墑情監測系統主要負責采集農林種植生產(chǎn)環(huán)境信息，包括：土壤水分/鹽分、土壤溫濕度、空氣溫/濕度、降雨量、風(fēng)速/風(fēng)向等諸多環(huán)境信息，上傳至服務(wù)器并控制相關(guān)設備。墑情信息可以實(shí)時(shí)直觀(guān)展現在行政區劃地圖上，方便管理人員通過(guò)列表、圖表的方式查看詳細墑情信息，也可以定時(shí)將采集到的各種數據通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到監測平臺或者管理人員的手機上，方便指導農業(yè)生產(chǎn)并有效形成氣象災害預警,以便相關(guān)部門(mén)及時(shí)采取措施，降低災害損失。

（二）苗情監測系統

田間作物無(wú)線(xiàn)苗情監測系統，可定時(shí)采集作物、植物生長(cháng)發(fā)育狀態(tài)和各類(lèi)生物在自然狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)、病蟲(chóng)害活動(dòng)的圖片（包括日光圖片和夜間的紅外圖片），進(jìn)行田間物候的遠程連續定位攝像，并將采集的圖片自動(dòng)上傳到遠程物聯(lián)網(wǎng)監控服務(wù)平臺，實(shí)現植保監測人員的遠程物候觀(guān)測可監測株高、果實(shí)膨大、莖粗變化、莖流量、葉片大小厚薄、葉面溫度和濕度、二氧化碳濃度等。智慧農業(yè)平臺專(zhuān)家系統綜合利用這些信息，可以分析植物生長(cháng)狀況，進(jìn)而可以利用其來(lái)進(jìn)行溫室內溫度、濕度、光照度、二氧化碳濃度、水肥營(yíng)養的調控。圖像采集效果圖如下：

（三）蟲(chóng)情監測系統

進(jìn)入21世紀以來(lái)，受全球氣候、耕作制度變化和農產(chǎn)品貿易激增等因素影響，農作物重大有害生物呈持續重發(fā)態(tài)勢。以2009年為例，全國農作物因病、蟲(chóng)、草、鼠為害造成產(chǎn)量損失分別高達368億公斤以上，直接經(jīng)濟損失超過(guò)1000億元人民幣，對農業(yè)生產(chǎn)造成了嚴重的影響。農業(yè)病蟲(chóng)害發(fā)生信息的獲取是病蟲(chóng)害監測預警和精準防治的重要前提。目前，農作物病蟲(chóng)害監測信息的采集主要采取蟲(chóng)情測報燈監測、病蟲(chóng)觀(guān)測場(chǎng)調查和大田普查相結合的方式，大部分數據都要通過(guò)測報技術(shù)人員深入田間調查計數。傳統的調查方法費時(shí)費力，難以達到準確預測預報的效果。為了解決病蟲(chóng)監測數據獲取上費時(shí)費力的問(wèn)題，新興的自動(dòng)識別與計數技術(shù)不斷被探索，目前主要的監測技術(shù)有圖像識別、紅外傳感器監測、聲音特征檢測、雷達監測等，這些技術(shù)的發(fā)展提高了病蟲(chóng)自動(dòng)識別與計數的效率。基于圖像的病蟲(chóng)害識別技術(shù)具有分類(lèi)準確率高和智能化等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為農業(yè)病蟲(chóng)害識別的熱點(diǎn)。其步驟一般包括圖像采集、圖像預處理、特征提取、模式識別，其中圖像特征提取、模式識別是圖像識別技術(shù)的核心。

系統通過(guò)搭建在田間的智能蟲(chóng)情監測設備，可以無(wú)公害誘捕殺蟲(chóng)，綠色環(huán)保，利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)路，定時(shí)采集現場(chǎng)圖像，自動(dòng)上傳到遠端的AI智慧農業(yè)平臺，工作人員可隨時(shí)遠程了解田間蟲(chóng)情情況與變化，制定防治措施。

（四）災情監測系統

用戶(hù)通過(guò)視頻系統可以清晰直觀(guān)的實(shí)時(shí)遠程查看種植區作物的生長(cháng)及病蟲(chóng)害情況，并對突發(fā)性異常事件的過(guò)程進(jìn)行及時(shí)監視和記憶，用以提供及時(shí)高效的指揮和調度。

自動(dòng)監測識別系統框架