基于云计算平台的柑桔木虱虫害实时识别与预警关键技术的研发与攻关

成果基本信息
关键词：	云计算平台;柑橘木虱;虫害;实时识别与预警
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	粤科成登2字20180353	资源采集日期：	2019-04-15

研究情况
单位名称：	仲恺农业工程学院	技术水平：
评价证书号：	2015A020209179033	评价单位：	广东省科学技术厅
评价日期：	2018.01.30	评价证书号：	2015A020209179033

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
柑桔木虱是柑桔重要害虫，亦是柑桔黄龙病唯一媒介昆虫。本项目以严重危害广东地区水果产业的柑桔木虱虫害为研究对象，研发柑桔木虱虫害实时识别、监测与预警系统。项目将构建果园物联网信息采集系统，实现园区图像信息采集和实时数字化传输；设计自给型无线传感网络节点能量管理系统，为传感器节点提供能源补充；利用虫害先验知识库和果园图像序列信息，采用云计算、机器学习的方法，建立一套柑桔木虱关键信息精确识别模型，实现柑桔木虱虫害的实时监测；建立网络预测模型，开发综合应用平台，实现监测预警、风险防控、信息管理等功能。本系统能使果园经营户方便地了解各个监测站柑桔木虱相关信息，为柑桔木虱的综合防治提供科学的决策依据。　　一、主要研究内容　　1.构建果园物联网系统　　针对荔枝产业园设计一个果园物联网系统，实现果园信息采集；开发具有GPS模块、GPRS模块、存储模块的嵌入式控制器，作为信息的汇聚节点和网关节点，实现实时信息传输；设计支持移动终端的信息平台，提供果园信息和虫害预警信息发布功能。　　2.设计自己型无线传感网络节点能量管理系统　　针对果园物联网系统中存在的供电难题，设计能源自给型无线传感网络节点能量管理系统。采用最大功率点跟踪（MPPT）算法和能量监控机制，以超级电容作为能量存储器，根据光线条件自适应调整收集器工作状态，降低系统维护频度和难度。　　3.研究柑桔木虱特征准确识别算法　　采用基于深度学习的图像序列多维混合特征提取及识别算法，通过数据建模和深度学习、模式识别、数字图像处理等技术，设计一套柑桔木虱虫害关键信息的识别获取算法。关键识别技术包括对柑桔木虱虫害按时间的快速分类模型和重构模型、优化柑桔木虱虫害识别算法。　　4.研究柑桔木虱虫害发生程度预测预警模型　　采用高斯过程回归（Gaussian Process Regression, GPR）建立网络预测模型，改进最优超参数和组合核函数，提高预测精度和泛化性能。　　5.开发综合应用平台　　汇集果园实时采集分析信息、柑桔木虱虫害监测动态，开发综合应用平台，为经营户提供信息发布、监测预警和风险隐患防控等信息服务功能。　　二、创新点　　1.云计算平台的引入，有效解决了嵌入式处理器存储和计算能力的不足，避免了负载不平衡问题，其按需服务的服务模式大大降低了前期投入成本；　　2.提出能量动态平衡方程，设计一种适合无线传感器网络的节点太阳能能量管理系统，根据光线条件自适应管理收集器工作状态，节能减排；　　3.提出了基于云计算平台的图像序列深度学习算法，实现大规模并行图像序列多维特征提取及精确识别；　　4.提出了GPR网络预测模型，改进超参数和组合核函数，提高预测精度和泛化性能。　　三、项目解决的问题和实现的情况及创新改进　　本项目主要从果园物联网信息采集系统、无线传感节点能量管理系统、柑桔木虱特征识别技术及虫害预警模型方面开展关键技术及算法研究，开发集成了柑桔木虱虫识别与预警综合应用云计算平台，实现柑橘木虱虫害的远程网络化监测与预警，解决目前柑橘果园柑橘木虱虫害监测手段费时费力且准确性低等问题。　　项目设计了无线传感器网络进行柑橘果园信息的远程采集，其中温度传感器、湿度传感器和图像采集传感器分别采集果园内空气和土壤的温度、湿度和昆虫的迁入个数等数据并发送给网关节点，网关节点数据打包并发送至云计算平台，由云计算平台采用卷积神经网对昆虫图像进行特征提取和分类，将昆虫的飞行轨迹、迁移习性、虫害历史数据等作为输入样本进行建模，识别出各种因素与虫害发生程度之间的内在规律，利用建好的模型结合当前虫害数据和气象数据，预测监控地区未来虫害发生时间、发生规模等。云计算平台计算得出虫害发生时间和规模等信息后发送至综合应用平台，由综合应用平台负责信息管理、信息发布、预测预警、风险隐患监测防控、智能辅助方案等并向用户终端发送果园监测信息和预警防控信息。

成果名称：	基于云计算平台的柑桔木虱虫害实时识别与预警关键技术的研发与攻关	关键词：	云计算平台;柑橘木虱;虫害;实时识别与预警
成果类别：		一级分类名称：	农业信息技术
二级分类名称：	农村信息化	三级分类名称：
研究起止时间：	2015.11 至2017.10	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	仲恺农业工程学院	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	2015A020209179
经费实际投入额（万元）：	15.00	评价单位：	广东省科学技术厅
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2018.01.30	转让范围：
评价证书号：	2015A020209179033	推荐单位：	广东省教育厅
推广形式：	无	成果登记号：	粤科成登2字20180353
成果简介：	柑桔木虱是柑桔重要害虫，亦是柑桔黄龙病唯一媒介昆虫。本项目以严重危害广东地区水果产业的柑桔木虱虫害为研究对象，研发柑桔木虱虫害实时识别、监测与预警系统。项目将构建果园物联网信息采集系统，实现园区图像信息采集和实时数字化传输；设计自给型无线传感网络节点能量管理系统，为传感器节点提供能源补充；利用虫害先验知识库和果园图像序列信息，采用云计算、机器学习的方法，建立一套柑桔木虱关键信息精确识别模型，实现柑桔木虱虫害的实时监测；建立网络预测模型，开发综合应用平台，实现监测预警、风险防控、信息管理等功能。本系统能使果园经营户方便地了解各个监测站柑桔木虱相关信息，为柑桔木虱的综合防治提供科学的决策依据。　　一、主要研究内容　　1.构建果园物联网系统　　针对荔枝产业园设计一个果园物联网系统，实现果园信息采集；开发具有GPS模块、GPRS模块、存储模块的嵌入式控制器，作为信息的汇聚节点和网关节点，实现实时信息传输；设计支持移动终端的信息平台，提供果园信息和虫害预警信息发布功能。　　2.设计自己型无线传感网络节点能量管理系统　　针对果园物联网系统中存在的供电难题，设计能源自给型无线传感网络节点能量管理系统。采用最大功率点跟踪（MPPT）算法和能量监控机制，以超级电容作为能量存储器，根据光线条件自适应调整收集器工作状态，降低系统维护频度和难度。　　3.研究柑桔木虱特征准确识别算法　　采用基于深度学习的图像序列多维混合特征提取及识别算法，通过数据建模和深度学习、模式识别、数字图像处理等技术，设计一套柑桔木虱虫害关键信息的识别获取算法。关键识别技术包括对柑桔木虱虫害按时间的快速分类模型和重构模型、优化柑桔木虱虫害识别算法。　　4.研究柑桔木虱虫害发生程度预测预警模型　　采用高斯过程回归（Gaussian Process Regression, GPR）建立网络预测模型，改进最优超参数和组合核函数，提高预测精度和泛化性能。　　5.开发综合应用平台　　汇集果园实时采集分析信息、柑桔木虱虫害监测动态，开发综合应用平台，为经营户提供信息发布、监测预警和风险隐患防控等信息服务功能。　　二、创新点　　1.云计算平台的引入，有效解决了嵌入式处理器存储和计算能力的不足，避免了负载不平衡问题，其按需服务的服务模式大大降低了前期投入成本；　　2.提出能量动态平衡方程，设计一种适合无线传感器网络的节点太阳能能量管理系统，根据光线条件自适应管理收集器工作状态，节能减排；　　3.提出了基于云计算平台的图像序列深度学习算法，实现大规模并行图像序列多维特征提取及精确识别；　　4.提出了GPR网络预测模型，改进超参数和组合核函数，提高预测精度和泛化性能。　　三、项目解决的问题和实现的情况及创新改进　　本项目主要从果园物联网信息采集系统、无线传感节点能量管理系统、柑桔木虱特征识别技术及虫害预警模型方面开展关键技术及算法研究，开发集成了柑桔木虱虫识别与预警综合应用云计算平台，实现柑橘木虱虫害的远程网络化监测与预警，解决目前柑橘果园柑橘木虱虫害监测手段费时费力且准确性低等问题。　　项目设计了无线传感器网络进行柑橘果园信息的远程采集，其中温度传感器、湿度传感器和图像采集传感器分别采集果园内空气和土壤的温度、湿度和昆虫的迁入个数等数据并发送给网关节点，网关节点数据打包并发送至云计算平台，由云计算平台采用卷积神经网对昆虫图像进行特征提取和分类，将昆虫的飞行轨迹、迁移习性、虫害历史数据等作为输入样本进行建模，识别出各种因素与虫害发生程度之间的内在规律，利用建好的模型结合当前虫害数据和气象数据，预测监控地区未来虫害发生时间、发生规模等。云计算平台计算得出虫害发生时间和规模等信息后发送至综合应用平台，由综合应用平台负责信息管理、信息发布、预测预警、风险隐患监测防控、智能辅助方案等并向用户终端发送果园监测信息和预警防控信息。
联系人：	杨雁	成果登记日期：	2018-09-30
联系人email：	280453778@qq.com	单位代码：	94402497
邮政编码222：	510225	联系人电话：	020-89003626
单位传真：	020-89003114	单位通讯地址：	广州市海珠区仲恺路501号
单位所在省市：		单位电话：	020-89002016;89003626
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2018	知识产权形式：
成果完成人：		资源采集日期：	2019-04-15

基于云计算平台的柑桔木虱虫害实时识别与预警关键技术的研发与攻关

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