基于无线传感网技术的马铃薯晚疫病实时监测系统研究

李庚 董娜

摘 要：马铃薯是自治区的重要经济作物，晚疫病是影响其产量的主要病害，该病害具有典型的气候型流行性，温、湿度是决定发病的关键因素，通过监测种植区域环境，预测病害已成为研究热点，但监测点分布密度、信息采集实时性、病害预测准确性有待进一步提升。本项目利用Zigbee无线网络技术构建一种分布广、监测点密度大的实时无线传感监测系统，持续监测、记录作物生长环境温、湿度情况，在达到CARAH马铃薯晚疫病预警模型对致病疫霉侵染条件时，进行晚疫病疫情预警信号输出，对准确、及时监测马铃薯晚疫病发病有重要的意义。

关键词：无线传感网技术;马铃薯;晚疫病

【中图分类号】G【文献标识码】B【文章编号】1008-1216（2020）01B-0111-03

马铃薯在我国是第四大粮食作物，内蒙古自治区是马铃薯的主产区之一马铃薯，同时马铃薯也是内蒙古的主要农业经济作物。马铃薯晚疫病是种植过程中危害最大的病害，该病害是一种典型的气候型流行性病害，湿度、温度是决定该病发生流行的关键因素，通过无线传感网对作物生长环境的温、湿度进行大范围、多点远程持续监测、记录，可以對马铃薯晚疫病的疫情爆发实现监测、预警，对防止马铃薯晚疫病蔓延，避免产量损失有重要作用。

一、研究意义及国内研究现状和发展趋势分析

本文旨在研究一种基于低功耗无线传感网络技术构建无线传感网对马铃薯晚疫病流行气候条件进行监测的系统;本文针对在内蒙古自治区马铃薯种植范围广、规模大以及田间小气候环境复杂多样，难以根据气象预报准确监测、预报晚疫病中心病株产生，导致病情时有暴发流行的问题，对基于无线传感网络技术的马铃薯晚疫病无线传感监测系统进行研究;基于ESP8266WIFI无线网络芯片的低功耗、低价格等优势，在马铃薯种植区域进行大范围、高密度布控，持续监测、记录作物生长环境温、湿度情况，在达到CARAH马铃薯晚疫病预警模型对致病疫霉侵染条件时，进行晚疫病疫情预警信号及时、准确输出，提醒农户及时进行病害防治，避免产量损失;也可以对病害防治用药提供参考指标，准确用药，节省洒药成本，降低致病菌产生抗药性风险。本文所研究的基于无线传感网络技术的马铃薯晚疫病无线传感监测系统，可比较完善地解决马铃薯大规模种植区域晚疫病爆发、流行条件及时、准确监测的问题，同时对其他智慧农业、作物生长情况远程监控系统的研究也具有重要意义。

本文提出了一种WIFI无线传感网构建，马铃薯种植区域温、湿度远程、多点实时监测、记录，上位机监测、分析界面设计开发等技术问题。

近年来随着物联网与智慧农业、精准农业等技术的发展，国内对农作物病害实时监测系统、作物生长情况监测、分析系统等方面的研究较为广泛。

具体到时马铃薯晚疫病实时监测的研究与实践方面，相关的研究课题有一是关于的马铃薯晚疫病CARAH预警模型在我国的应用及评价，在CARAH马铃薯晚疫病预警模型下针对作物生长环境温、湿度进行连续监测、分析，较为准确地预测了中心病株地出现，为马铃薯晚疫病无线传感监测系统对病害监测提供了切实可行的监测方法。同时，该研究指出了现有田间传感设备开机时间对监测准确性的影响，本课题研究的基于Zigbee技术的马铃薯晚疫病无线传感监测系统功耗低，可以长时间连续工作，对增加监测准确性有积极作用。二是物联网技术在马铃薯晚疫病防控中的应用实践，针对现代农业的特点，结合物联网技术的特点进行了物联网技术在现代农业中应用的可行性分析，特别针对马铃薯晚疫病的监测提出了一种应用模型构想，但没有针对监测系统进行具体研究。但是自动化监测预警系统在马铃薯晚疫病防控中的应用，针对面积较小、光照条件均匀的两块实验田进行病害生物监测与发病环境监测间的准确度对比，研究结果显示通过对发病环境监测预报病害发生有一定的局限性，需结合实际种植环境的气候条件调整预警模型以提高准确率，这一课题为本课题研究的检测系统如何适应内蒙古自治区不同马铃薯种植区域气候条件提供了研究基础。在Zigbee无线传感网技术条件下如何建立一种实时、准确的马铃薯晚疫病监测系统，对晚疫病疫情预警信号输出，防止马铃薯晚疫病蔓延的危害，减少产量损失将会是新的发展趋势，也是本文重点解决的问题。

二、研究目标和研究内容

马铃薯是内蒙古自治区的主要经济作物，种植规模较大，但因田间小气候环境复杂多变、难以准确监测导致晚疫病时有发生，造成较大的经济损失。在晚疫病防止过程中通过对作物生长环境温、湿度连续监测可较为准确地预测中心病株出现，对病害及时防治、避免损失。

在物联网与智慧农业、精准农业等技术快速发展的背景下，国内对运用物联网、无线传感网络技术在植物生长情况监测、病虫害监测等方面进行了广泛的研究，均取得了较好的经济效果。对马铃薯晚疫病发病温、湿度条件监测模型在疫病预测准确性方面的研究已取得了较大的成果，多地实验数据表明使用CARAH马铃薯晚疫病预警模型，可通过对马铃薯生长环境温、湿度连续监测，准确预测晚疫病中心疫株出现，准确率高达90%以上。

在此基础之上，应用无线传感网技术构建针对马铃薯生长环境的大范围、高密度、多点温、湿度无线传感网监测系统，结合CARAH马铃薯晚疫病预警模型，可进一步提升马铃薯晚疫病监测的实时性、准确性。同时，为马铃薯晚疫病及时准确用药、减少用药次数、节省成本、降低病菌耐药性风险提供了有效的手段。值得一提的是，对基于无线传感网技术的无线传感监测系统在马铃薯晚疫病监测、预警中的应用研究，本系统尚属首创。

三、具体实现方法

1.无线传感网络终端主要程序设计。

#include

#include<51_DHT21.h>

#include

#include

unsigned char hjsd[4];

void main（void）

{

chushihua（）;         //串口初始化函数

hjsd[0]='H';hjsd[1]='H'; //传输数据的头标记。

while （1）

{

RH（）;

hjsd[2]=0x30+U8RH_data_H/10;

hjsd[3]=0x30+U8RH_data_H%10;

UART_Send_Str（tp）;

Delay（20000）; //间隔大约两秒发送一次。

}

}

2.服务器端界面设计。

3.手机端App设计。

经实际测试，本文所研究的基于无线传感网络的马铃薯晚疫病无线传感监测系统可对作物生长环境进行大范围、高密度布控，持续监测、记录作物生长环境温、湿度情况，在达到CARAH马铃薯晚疫病预警模型对致病疫霉侵染条件时，能及时进行晚疫病疫情预警信号并准确输出的监测系统。

课题编号：PGPJ1801 内蒙古电子信息职业技术学院院级重点课题。

参考文献：

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