基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統的製作方法

2023-06-12 13:42:31 1

專利名稱：基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於農業生物技術領域，尤其是一種基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統。
背景技術：
在自然界條件下，由於不同的地理位置和氣候條件以及人類活動等多方面原因， 造成了對植物的種種不良環境，以至超出了植物正常生長、發育所能忍受的範圍，致使植物 受到傷害甚至死亡，這些對植物產生傷害的環境稱為逆境(stress)或脅迫。植物在生長過 程中常遭受多種環境脅迫，包括異常的溫度、缺少水分、不利的土壤化學和物理條件等。但 由於病害脅迫所引起的植物生長和作物產量的減少日趨嚴重，從而引起國內外學者的普遍 關注。水與一切生命活動緊密相關，植物的生命活動只有在一定的細胞水分無病害狀態 下才能進行。由病害脅迫和水分虧缺造成的作物產量的減少超過了所有其它脅迫的總和， 水資源狀況和作物病害防治水平已成為評價一個國家或地區經濟能否持續發展的重要指 標。隨著產業結構的調整，精準農業已成為我國種植業的一大支柱產業。但由於精準 農業作物的病害脅迫逐年加重，常使投入產出不成比例，經濟效益降低，已成為精準農業持 續發展的一大障礙。據最新統計，我國每年發生的病蟲草害面積達2. 36億hm2次，每年因 此而損失糧食15%左右，棉花20% -25%，果品蔬菜25%以上。每年用於病蟲草害防治的 農藥量約23萬噸，佔世界總量的1/10。我國目前農藥的年生產和進口量已超過100萬噸， 盲目大量濫施農藥，造成汙染農產品、汙染土壤、汙染水體的事情普遍存在；並且土壤中農 藥殘留量驚人。據統計，我國目前受農藥汙染的耕地面積已超過1300-1600萬hm2。所以， 發展視情精準病害防治尤為重要。以往的病害脅迫評價指標大體可分為三種類型，一類是以土壤為對象，這是傳統 上常採用的，屬於間接指標；第二類以環境為對象，通過環境條件的變化估計作物的病害程 度、需水量，也屬間接指標；第三類直接以作物為對象，這類指標受到越來越多的關注，只有 它們才能把控制作物水分平衡的土壤因子和大氣因子整合起來。因此以作物本身為對象的 水分虧缺和病害判斷越來越受到眾多學者的推崇。為了尋求敏感的植物病害脅迫信息，國內外學者進行了大量的研究工作。人們從 不同方面入手，尋找評價植物是否缺水和出現病害的指標，從而對植物水分和病害脅迫進 行檢測。例如，從葉面蒸騰減少來判斷植株缺水程度(作物水分虧缺指數CWSI = 1-T/TP)； 通過測莖液流速來計算蒸騰量從而反映植物的水分狀況；又如，乾旱造成的植株體液濃度 變化可導致植物體的導電率及其電阻變化，通過測量植株生理電阻的變化研討了植株的虧 水程度，但是採用這種方法需將電阻傳感插針刺入植株莖杆，這樣多少會對植物體造成傷 害並影響測試精度。隨著科學技術尤其是生物技術的不斷發展，研究人員發現了作物在遭受病害脅迫時會發出悲鳴，而利用聲發射技術(Acoustic Emission簡稱AE)可以檢測得到作物的受病害脅迫程度；換句話說，就是當作物受到病害脅迫時，這種悲鳴的程度即作物受病害脅迫的 程度可通過聲發射傳感器檢測得到。因此，利用聲發射技術、研究作物病害脅迫規律並以此 作為視情防治灌溉的依據，建立最優防治策略。植物由於缺水或病害脅迫而形成木質部導管的氣栓塞，張力會突然釋放而產生衝 擊波，即植物的「聲發射」現象。已有研究表明植物病害情況與水分脅迫有密切的關係，在溫 室和生長實驗中進行的水分脅迫與接種秧苗病害程度的相關實驗表明與無水脅迫作用下 的秧苗相比較，水分脅迫作用下的秧苗針葉出現了輕微的萎黃病症，一定水平的水脅迫可 加重紅松的枯梢疾病，降低紅松的水脅迫程度可減少枯梢病菌感染幼芽枯萎導致的損失， 接種的秧苗比無脅迫秧苗的針葉壞死部分更多，離接種點更遠。有關資料也表明環境條件 會對木質植物疾病的發生率和嚴重程度產生影響。對於許多樹種，水壓均與許多病原體的 疾病加重有關。當然也有報導水壓可能對一些木質植物疾病的發展產生不確定的或消極影 響。這些報導說明作物出現病害時，肯定也存在水分脅迫情況，當水脅迫持續時會引 起作物病害。故木質部氣穴現象(xylem cavitations)可作為一個特殊的植物響應用於植 物病害脅迫狀態的監測。由於農田環境中通常存在低頻噪聲幹擾，把聲發射的測試頻率範 圍移到超音頻段，使聲發射法更簡便可行。聲發射檢測的目的是儘早地發現聲發射源和儘可能多地得到聲發射源的信息。目 前，常用的聲發射信號的處理方法有特徵參量法和波形分析法。從理論上講，波形分析方法 能夠提供比參數分析更多的信息量，但是由於超聲波信號在植物木質部中衰減速度快、波 形畸變嚴重，在到達傳感器之前在傳播介質中發生了多次反射、折射，導致信號源的相位、 幅值、頻率在波形的恢復、重構、分析產生極大的誤差，故在實際檢測系統中多採用參數分 析法。參數分析法是分析聲發射信號最普遍的方法，它是基於諧振式AE傳感器輸出信 號的參數來獲取有關AE源的信息。常用參數有振鈴數、能量、事件、上升時間、脈衝持續時 間和幅度分布等。這些參數從不同角度反映了聲發射事件的特徵，可以確定聲發射源的強 度和活動程度。以此為基本思想，通過聲發射傳感器採集作物在病害脅迫下發出的超聲信號，來 探索作物病害脅迫聲學特性的發生、發展規律，並以此作為視情精準防治灌溉的主要技術 指標，適當結合考慮其它生理指標，如冠層蒸騰量、溫度溼度等，進一步對聲發射信號與植 物病害狀況、其它水分生理參數、土壤及氣象因素、作物生長發育階段、作物種類及品種等 因子的關係進行定量研究，進一步研究作物在病害脅迫下聲發射的發生、發展規律。為視情 精準防治灌溉提供理論依據，進行微機自動化視情精準防治灌溉系統的軟硬體系統開發， 提高作物優質、高產、高效生產水平。

發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種基於作物聲發射機理的作物病 害視情防治模擬模型系統，該系統通過計算機智能控制來檢測作物病害脅迫聲發射的變化 規律從而得到作物病害脅迫的程度，並利用聲發射信號進行初步的聲源識別和定位。
本發明是通過以下技術方案實現的一種基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，包括聲發射傳感器、電子天平、計算機、無線傳感網絡、繼電器、電磁閥及環境參數傳感器構成，其特徵在 於(1)作物植株置於電子天平上，電子天平通過RS-232接口連接計算機；(2)在作物植株主徑上安裝兩路聲發射傳感器，該聲發射傳感器通過聲發射採集 卡將採集的數據經PCI接口輸入計算機；計算機對作物病害脅迫聲發射信號進行統計分 析，建立了聲發射信號的數學模型，提出作物病害脅迫聲發射源為點聲源，根據聲發射信號 在莖稈傳輸衰減過程利用兩路聲發射傳感器對聲源進行識別和定位；(3)環境參數傳感器通過無線傳感網絡連接計算機，上位機對信息進行處理，做出 控制策略，並通過控制貯水器的繼電器及電磁閥通過管路灌溉作物植株。而且，所述的聲發射傳感器與作物植株主徑之間置有利於聲發射信號傳導、提高 傳感器的靈敏度及檢測精度的矽膠。而且，所述聲發射信號的數學模型為S(t) = A1eacos(2f π it+ θ ) Φ[l-u (t~tr) ] +A2e_ecos (2f π 2t+ θ )*[u(t-tr)]其中fl、f2為聲發射信號初始和反射的頻率，tr為上升時間，其餘參數為根據實 測數據推導出的待求參數。而且，所述的聲發射傳感器為R15型聲發射傳感器，選取兩路聲發射傳感器可以 對病害脅迫聲源進行初步定位；所述的計算機為基於labWindows/CVT的計算機系統，電磁 閥採用JD11SA-6型，繼電器選用小型中間繼電器JRX-13F型。而且，所述環境參數傳感器包括溫度、溼度、光照和C02濃度傳感器。本發明的優點和積極效果是1、本系統裝置通過聲發射傳感器檢測作物受病害脅迫發出的超聲信號，並轉換成 微弱的電信號，然後通過信號調理電路進行濾噪和放大，輸入給聲發射採集板，經PCI輸入 計算機進行分析處理，結合其他檢測參數，做出病害防治控制策略；最後，利用無線傳感網 絡進行藥物灌溉等處理。這種方式不會對植株造成傷害，測試精度較高。2、本系統裝置利用了電子天平來檢測植株葉面蒸騰而產生的缺水程度，通過測莖 液流速來計算蒸騰量從而反映植物的水分狀況及病害情況，與聲發射傳感器共同保證植株 病害脅迫的檢測精度。3、本系統發明依據作物受病害脅迫發出的聲發射信號和蒸騰變化信號、溫溼度信 號等實施智能的視情防治精確噴灌和滴灌，並根據作物不同生長時期所需土壤水分的不 同、病害程度不同，通過計算機軟體設定和適當調整作物的供藥水效率和供藥水時間，實現 作物的蒸騰量和對作物的噴藥量或滴灌量的平衡，在保證作物生長的土壤水分適當的同時 又實現了節水防治病害的目的。4、本系統發明依據健康植株和病害植株的聲發射信號時頻分析，對病害脅迫聲源 進行識別和定位，以利於精準防治。5、本發明以軟體為核心，系統功能強大，包括數據實時採集和實時通訊、數據處 理、現場狀態監視、數據動態顯示與報警、歷史數據查詢、圖形顯示與分析、控制計算與控制 輸出，以及完善的在線幫助、列印、數據導出等功能。具有良好的圖形化、交互式虛擬儀器面板，操作簡單，使用方便，測試集成度高，既大大增強了儀器功能又降低了成本。


圖1為本發明的結構主視圖；圖2為本發明的系統結構連接框圖；圖3為本發明健康植株的聲發射頻次圖；圖4為本發明9月1日到6日病害脅迫植株聲發射頻次圖。圖5為本發明單日聲發射頻次圖；圖6為本發明9月7日到12日病害脅迫植株聲發射頻次圖；圖7為本發明9月13日到18日病害脅迫植株聲發射頻次圖；圖8為本發明9月19日到25日病害脅迫植株聲發射頻次圖；圖9為本發明各參量日平均統計曲線；其中，圖9-1為聲發射信號日平均幅值、圖9-2為聲發射信號日平均反射頻率、圖 9-3為聲發射信號日平均初始頻率、圖9-4為聲發射信號日平均持續時間。圖10本發明聲發射信號模型及頻譜圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例做進一步詳述，但不限於本實施例所敘述的具體結構。一種基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，作物植株2通過盆 架3置於電子天平4上，該電子天平為具有數字量輸出的電子天平，可檢測作物的蒸騰及 其蒸騰速率T (Transpiration)，測量數據通過RS-232總線與計算機相連。在作物植株主 徑上安裝兩路聲發射傳感器1，該聲發射傳感器為美國PAC公司生產的R15型聲發射傳感 器，可測量作物受病害脅迫發出的超聲信號，並將該信號轉換成微弱的電信號，然後通過信 號放大器放大、輸入給聲發射採集板，並通過計算機測控系統進行處理。溫度、溼度、光照和 C02濃度等參數通過不同的環境參數傳感器採集後，送入微控制器，處理後經無線傳感網絡 發送到監控中心，在上位機進行分析處理，並制定出病害防治最優控制策略，由控制器發出 施藥和灌溉信號，採用繼電器控制貯水器連接作物植株管路上的電磁閥，該電磁閥通過接 收繼電器的信號實施作物植株的滴灌、噴灌等動作。為了提高傳感器的靈敏度及檢測的精度，在聲發射傳感器與作物植株之間置有矽 膠(沒有標號)。本實施例中採用的計算機為基於labWindows/CVT的計算機系統，電磁閥採用 JD11SA-6型，線圈交流電壓為220V，動作電流為1. 5A，驅動電路中繼電器選用小型中間繼 電器JRX-13F型。實驗時選用作物材料為兩顆生理狀況和植株大小都十分相近的溫室盆栽番茄，一顆健康而另一顆剛剛感染晚疫病，兩顆植株高度約為560mm，莖部直徑約為8mm，栽培基質 為以土壤、灰分和腐殖質按3 1 1配製。另外配鐵架臺兩個，便於固定傳感器探頭。為 防止盆內土壤表面的水分蒸發，用塑料薄膜將花盆底與表面封嚴。對兩棵番茄植株進行連 續的聲發射檢測。溫室採用玻璃棚頂，透光性能良好；溼度適宜。
在對病害脅迫產生的聲發射信號的檢測方面，以一天24小時為一個周期，各參數均為24小時不間斷連續採集，觀察植株在不同的病害狀態下的聲發射信號的變化情況。採用R15型聲發射傳感器分別固定於兩棵番茄植株的莖部佔整體高度的1/3至 2/3處，檢測聲發射信息，從而間接反應植物病害脅迫狀況，以研究植物病害脅迫狀況時的 變化規律。R15型聲發射傳感器接收探頭為圓柱體，信號接收面為直徑18mm，在探頭與莖部 之間塗上矽酮脂，作為超聲波導聲劑以增強信號的傳輸並減少局部脫水。試驗前以及試驗中做好完備的試驗記錄，包括試驗時番茄的基本生長情況，測定 的莖直徑及探頭位置，植株加傳感器探頭後重量的變化，試驗開始和結束時間，試驗過程中 由於異常情況(如斷電或環境噪音等)引起信號的變化等。將溫度、溼度、光照、C02濃度傳感器放置在與植株相同的水平位置上，並且避免陽 光直射傳感器，以免損傷元器件。電子天平放置在水平、平穩的基座上，將電子天平與計算 機RS232串口相連，然後將整株盆栽番茄放到天平稱盤中，預熱30分鐘後開始檢測。為防止土壤表面的水分蒸發造成蒸騰量測量的誤差，用保鮮薄膜將花盆底與表面 封嚴，使得水分消耗只與番茄植株的蒸騰量有關。將聲發射探頭夾在莖部，固定夾子時要 注意力度，太松會導致聲發射信號傳導不暢，或者由於鬆動產生大量噪聲信號；太緊則會損 傷植株莖部組織，同樣不利於聲發射信號的檢測。電子天平應在探頭夾緊後開始採集記錄 數據，以防止探頭添加前後發生重量變化。確認所有連接線連接完好，打開穩壓電源和計算 機，運行信號檢測程序，設置監測參數，開始試驗。通過對健康植株聲發射信號的連續檢測表明，健康植株每日的聲發射情況基本相 同，植株的聲發射現象按照一定的生理周期規律發生，其每日聲發射情況如圖3所示。由圖3健康植株的聲發射頻次圖可以看出，聲發射信號一般從上午7:00左右開 始，晚上20:00以後停止，在一日內通常會出現兩次高峰值，稱為「雙峰區」。一般來說，隨著 作物蒸騰作用的增強，其聲發射頻次及信號強度也會逐漸增強。作物在體內水分充分恢復 的條件下，從晚上20 00到次日凌晨7 00，基本上不會再有聲發射信號產生，作物處於生理 活動的低潮(休眠)期。通過對病害脅迫的植株聲發射信號的連續檢測表明，染病的植株的聲發射現象並 不像健康植株那樣按照一定的生理周期規律發生，而是會發生畸變。由圖4可以看出，1日到6日，植株剛剛染病的初期，植株的聲發射情況和健康植株 基本相同，植株的聲發射現象也是按照一定的生理周期規律發生，白天會出現「雙峰區」，晚 上聲發射基本停止。這時的葉片還沒有出現病態症狀。但7日和8日，聲發射狀況發生了畸變，如圖5，晚上19點鐘左右，聲發射頻次突然 激增到正常頻次的幾倍。之後的9日到12日聲發射頻次恢復正常範圍，但頻次有所降低， 晚上聲發射也基本停止，如圖6所示。這時，葉片開始出現染病症狀，有暗綠色圓形病斑出 現。由圖7可知，13日到18日，病態植株的聲發射頻次開始變得低於正常頻次，白天聲發射開始出現多峰現象，夜晚也開始產生聲發射。這時植株葉片上的病斑進一步擴大，並逐 漸連成片。在圖8上可以看出，19日到25日，植株的聲發射變得非常零亂，毫無規律。25日到30日的聲發射情況也是一樣。這時，植株葉片已經布滿病斑，植株已經接近死亡。
為了進一步分析植物病害脅迫下聲發射信號的特徵，對聲發射信號進行了建模和頻域分析。應用PCI-2數據採集卡、前置放大器和R15傳感器構建了二通道聲發射信號採集 系統，對聲發射信號進行採集，利用上位機軟體系統導出數據文件並經分析處理求得各次 測量信號的有關參數。由於植物在生長期內不斷發展變化，各參數只能反映事件變化的隨 機性，為此在一定時期內將每日測量信號各參數取平均值，進行統計分析。圖9-1至9-4是 以番茄為實驗對象進行的各次實驗記錄的按日平均值。由圖9-1聲發射信號的平均幅值可知，番茄作物的病害脅迫聲發射信號平均幅值 主要集中在50 57dB之間，每日數值相差不大，基本上比較穩定。而每次聲發射事件的實 際幅值也在40 90dB之內。由圖9-2發射信號的反射頻率平均值可知，番茄作物的病害和水分脅迫聲發射信 號反射頻率的平均值主要集中在30 SOKHz之內，實際每個聲發射事件的反射頻率為0 300KHz之間，而其中的大部分是在40 200KH之內。由圖9-3聲發射信號的初始頻率平均值可知，番茄作物的病害和水分脅迫聲發射 信號初始頻率的平均值主要集中在200 600KHz之間，初始頻率的頻帶較寬。大部分是在 40 300KHz之間。並且每日初始頻率波動幅度較大。由圖9-4聲發射信號的平均持續時間值可知，番茄作物的病害和水分脅迫聲發射 信號平均持續時間值主要集中在50 200ms之間，只有9月28日超過了這個數值，可能為 信號受到幹擾所致。此外，根據統計分析，番茄作物的病害和水分脅迫聲發射信號平均計數值主要集 中在4 10次左右，實際觀測數據可知，一般情況下，每次聲發射事件會產生1 30次左 右的聲發射計數。上升時間平均值主要集中在0 20ms的時間範圍內，常見的上升時間為 0 50ms範圍內。說明聲發射事件的衰減過程相似，上升時間和持續時間很短。儘管在植物體內傳播的聲發射信號由於導管纖維、木質部、組織器官、水分等多種 成分的存在，而使信號發生畸變，傳感器所獲得的信號已非源信號，但根據多次測量結果和 分析處理，我們發現作物聲發射信號各統計均值比較平穩，有一定的變化規律，可從中提取 特徵參數並以此來構建信號的數學模型。聲發射信號的數學模型由於實驗所用R15型AE傳感器是諧振式、高靈敏度型的，測頻範圍為50_200KHz， 在150kHz附近.其靈敏度最大。因此它類似於一個窄帶濾波器，其輸出信號基本是一個窄 帶信號。由於聲發射信號在植物體內傳播時衰減的速度很快，聲發射信號可近似地看成是 一個衰減的正弦波。數學模型可簡化為S(t) = A1eacos(2f π it+ θ ) *[l_u (t_tr) ]+A2e-0cos (2f π 2t+ θ )*[u(t_tr)]其中fl、f2為聲發射信號初始和反射的頻率，tr為上升時間，其餘為待求參數。由 圖9可知，各參量統計均值在一定範圍內是穩定的，故可將某一次測量結果均值帶入模型， 以此來分析聲發射信號的時頻特徵，取平均值也可降低噪聲的影響。應用Excel，將採集所得各項參數數據導入到Excel中，並根據公式將參數在其所 有採樣點上取平均，得出計數次數count、上升時間tr、持續時間td、幅值AMP、閾值THR、 起始頻率Π、反射頻率f2等。
以第一個過閾值點作為聲發射信號時間起點，並利用上升時間、持續時間這幾個關鍵點的幅值即可確定各參數。通過將參數代入，聯立求解，可得出Α1、Α2、α，β。S(t)即構造的聲發射源信號，對其進行譜分析，可了解聲發射信號的頻率特徵和 分布情況，其結果如圖10。通過對植物病害脅迫聲發射信號的參數分析，獲得了不同檢測時間聲發射信號各 參數如振鈴計數、上升時間、反射頻率等的統計分布情況。針對此聲發射信號特點，提出了 聲發射信號的數學模型，將實測數據處理後代入模型，進行時頻分析，從中獲取超聲發射信 號。通過頻譜分析，揭示出聲發射源信號的特徵和它的動態特性。由於聲發射信號在木質部傳輸過程中會發生衰減，高頻信號衰減快，低頻信號衰 減慢，故離聲源較近的檢測點高頻成分多一些，離聲源較遠的檢測點低頻成分多一些，對 兩路聲發射信號分別進行時頻分析，分析對比超聲發射信號頻率分布即可大致估計聲源位 置。對於作物尤其是番茄莖杆較細，只要知道聲源信號在莖杆的位置即可，故利用兩路聲發 射信號時差、頻譜分布、幅值大小，結合聲發射信號在木質部的傳輸速率，進行對比和必要 的計算，即可確定聲源位置。再觀察結合作物外觀近早發現病害和缺水情況，為病害防治和 及時灌溉提供依據。對健康和病害植株同時檢測，將健康和不同病害狀況的植株的聲發射信號進行時 頻分析，獲得其頻譜分布，進行對比分析，從而得知病害脅迫聲發射信號不同病害情況下的 的分布規律，為病害防治提供依據。同時由於不同位置檢測的聲發射信號強弱不同，衰減程 度不同，致使頻率成分含量也會發生變化，利用這些特徵可以更好的對聲源進行識別和定 位。
權利要求
一種基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，包括聲發射傳感器、電子天平、計算機、無線傳感網絡、繼電器、電磁閥及環境參數傳感器構成，其特徵在於(1)作物植株置於電子天平上，電子天平通過RS-232接口連接計算機；(2)在作物植株主徑上安裝兩路聲發射傳感器，該聲發射傳感器通過聲發射採集卡將採集的數據經PCI接口輸入計算機；計算機對作物病害脅迫聲發射信號進行統計分析，建立了聲發射信號的數學模型，提出作物病害脅迫聲發射源為點聲源，根據聲發射信號在莖稈傳輸衰減過程利用兩路聲發射傳感器對聲源進行識別和定位；(3)環境參數傳感器通過無線傳感網絡連接計算機，上位機對信息進行處理，做出控制策略，並通過控制貯水器的繼電器及電磁閥通過管路灌溉作物植株。
2.根據權利要求1所述的基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，其 特徵在於所述的聲發射傳感器與作物植株主徑之間置有利於聲發射信號傳導、提高傳感 器的靈敏度及檢測精度的矽膠。
3.根據權利要求1所述的基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，其 特徵在於所述聲發射信號的數學模型為S(t) = Aietacos(2f π it+ θ )*[l-u(t-tr)]+A2et0cos(2f 3i2t+ θ )*[u(t_tr)]其中fl、f2為聲發射信號初始和反射的頻率，tr為上升時間，其餘參數為根據實測數 據推導出的待求參數。
4.根據權利要求1所述的基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，其 特徵在於所述的聲發射傳感器為R15型聲發射傳感器，選取兩路聲發射傳感器可以對病 害脅迫聲源進行初步定位；所述的計算機為基於labWindows/CVT的計算機系統，電磁閥採 用JD11SA-6型，繼電器選用小型中間繼電器JRX-13F型。
5.根據權利要求1所述的基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，其 特徵在於所述環境參數傳感器包括溫度、溼度、光照和C02濃度傳感器。
全文摘要
本發明涉及一種基於作物聲發射機理的作物病害視情防治模擬模型系統，在作物植株主徑上安裝聲發射傳感器，該聲發射傳感器通過聲發射採集卡將採集的數據經PCI接口輸入計算機；計算機對作物病害脅迫聲發射信號進行統計分析，建立了聲發射信號的數學模型，提出作物病害脅迫聲發射源為點聲源，並進行頻域分析，根據聲發射信號在莖稈傳輸衰減過程利用兩路聲發射傳感器對聲源進行識別和定位；溫溼度、光照等傳感器通過無線傳感網絡連接計算機，並通過控制貯水器的繼電器及電磁閥通過管路灌溉作物植株。本發明提出了聲發射信號的數學模型，通過時頻分析，給出了植物病害脅迫下聲發射信號的時頻特徵，應用小波技術進行超聲頻率信號提取。
文檔編號G01N29/14GK101846656SQ20101013771
公開日2010年9月29日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者李金山, 楊世鳳, 王秀清 申請人:天津科技大學