基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法，包括：S1：選取植株的第一、二采樣點(diǎn)的空氣抽??；S2：通過太赫茲光譜儀檢測，獲得第一、二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度值；S3：計算第一、二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值；S4：根據(jù)第一、二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與經(jīng)驗(yàn)閾值的比較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)。通過選取設(shè)施內(nèi)靠近作物中下部位取點(diǎn)及遠(yuǎn)離作物部位取點(diǎn)，利用水對太赫茲波的強(qiáng)吸收特性，實(shí)時測量取樣點(diǎn)處空氣對太赫茲光譜的吸收并尋找差異性，與經(jīng)驗(yàn)閾值比較來判定該作物附近空氣中病害孢子的分布數(shù)量，達(dá)到對病害實(shí)時預(yù)警的目的。本發(fā)明還公開了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng)。
【專利說明】基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法與系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及計算機(jī)農(nóng)業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物 病害在線預(yù)警方法與系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 設(shè)施園藝是為園藝農(nóng)產(chǎn)品商品化各階段提供最適宜環(huán)境和條件，以擺脫自然環(huán)境 和傳統(tǒng)生產(chǎn)條件的束縛，獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、安全農(nóng)產(chǎn)品的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，具有技術(shù) 裝備化、過程科學(xué)化、方式集約化、管理現(xiàn)代化的特點(diǎn)。設(shè)施園藝生產(chǎn)已成為我國當(dāng)前一種 重要的農(nóng)業(yè)類型。植物病害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中突出的自然災(zāi)害之一，對全球農(nóng)作物產(chǎn)量造成的 損失達(dá)13% -20%。設(shè)施內(nèi)一般具有相對的高溫、高濕的環(huán)境，這種環(huán)境對多種病菌特別是 氣傳病害的萌發(fā)、侵染和繁殖創(chuàng)造了有利條件。在高溫高濕環(huán)境下，設(shè)施內(nèi)病菌的孢子會迅 速繁殖彌散彈射到空氣中，附著到不同植株葉面進(jìn)行生長，產(chǎn)生病害，若不及時防治，病害 會快速蔓延，直至整個設(shè)施內(nèi)所有植物傳染得病。植物受到細(xì)菌、真菌、病毒等病原生物侵 染后，其代謝過程受到影響和破壞，在生理上和組織結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生一系列病變，在形態(tài)上表現(xiàn) 出病態(tài)，使其不能正常生長，最終導(dǎo)致局部或整株死亡。病菌侵染呈現(xiàn)速度快、危害大等特 點(diǎn)，現(xiàn)有預(yù)防方法均為依靠農(nóng)民經(jīng)驗(yàn)或通過孢子捕捉器等進(jìn)行，將設(shè)施內(nèi)空氣和發(fā)病葉片 采集帶到室內(nèi)化驗(yàn)分析來鑒定，然后采取相應(yīng)的應(yīng)對措施，不能滿足準(zhǔn)確、及時、快速、有效 的預(yù)防需求，快速、有效、及時的科學(xué)檢測和預(yù)警方法成為需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何通過實(shí)時檢測設(shè)施內(nèi)水分空間分布差異來推 斷病害孢子的分布密度，實(shí)現(xiàn)在孢子傳播階段進(jìn)行病害的有效預(yù)警，然后根據(jù)判別結(jié)果來 決定是否需采取通風(fēng)、煙熏等措施來消除病害孢子，防止蔓延的關(guān)鍵問題。
[0004] 為此目的，本發(fā)明提出了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方 法，包括具體以下步驟：
[0005] S1 :選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn)行抽??；
[0006] S2:通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫 茲光譜強(qiáng)度值；
[0007] S3 :計算所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值；
[0008] S4:根據(jù)所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與經(jīng)驗(yàn)閾值的 比較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。
[0009] 進(jìn)一步地，還包括：預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量 與太赫茲光譜信息，其中，所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息為一一對應(yīng)關(guān)系。 [0010] 具體地，所述第一采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為小于等于lm ;所述第二采樣 點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為大于等于3m。
[0011] 具體地，所述太赫茲波為頻率〇. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ的電磁波。
[0012] 具體地，所述經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不同的作物種植品種進(jìn)行確定。
[0013] 為此目的，本發(fā)明還提出了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植株病害在線預(yù)警系 統(tǒng)，包括：
[0014] 選取裝置，用于選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn)行抽取；
[0015] 太赫茲光譜檢測裝置，用于通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得所述第一采樣點(diǎn)與 所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度值；
[0016] 計算裝置，用于計算所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值；
[0017] 比較判定裝置，用于根據(jù)所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差 值與經(jīng)驗(yàn)閾值的比較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。
[0018] 進(jìn)一步地，還包括：建立查詢數(shù)據(jù)庫裝置，用于預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的 所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息，其中，所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光 譜信息為 對應(yīng)關(guān)系。
[0019] 具體地，所述第一采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為小于等于lm ;所述第二采樣 點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為大于等于3m。
[0020] 具體地，所述太赫茲波為頻率0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ的電磁波。
[0021] 具體地，所述經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不同的作物種植品種進(jìn)行確定。
[0022] 通過采用本發(fā)明所公開一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法， 太赫茲對水分的微弱變化有較好靈敏性，而孢子有一定的含水量，且分布在植株周圍，于是 可以選植株附近和遠(yuǎn)處的空氣抽出來，測得太赫茲光譜強(qiáng)度值，進(jìn)而獲取兩處光譜的吸收 程度差異。由于水分在設(shè)施內(nèi)是均勻的，引起變化的應(yīng)該是孢子，所以就可以實(shí)時監(jiān)測孢子 變化，從而一旦超過一個預(yù)定數(shù)值，則報警，即達(dá)到對植株病害實(shí)時預(yù)警的目的，將病害消 滅在孢子萌芽階段。本發(fā)明還公開了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系 統(tǒng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 通過參考附圖會更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理 解為對本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0024] 圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù) 警方法的步驟流程圖；
[0025] 圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù) 警實(shí)施方案示意圖；
[0026] 圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù) 警系統(tǒng)控制流程圖；
[0027] 圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù) 警系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0029] 為了更好的理解與應(yīng)用本發(fā)明提出的基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線 預(yù)警方法，以如下附圖示例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方 法，包括具體以下步驟：
[0031] 步驟S1 :選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn)行抽取。優(yōu)選地， 進(jìn)行測量時，需要?dú)怏w靜止從而獲取精準(zhǔn)的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣抽取數(shù)值。其 中，第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離為小于等于lm，第二采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離為大 于等于3m，且本發(fā)明涉及的第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離與第二采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的 距離均僅為示例，即試驗(yàn)最優(yōu)值，本發(fā)明涉及的第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離與第二采 樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離并不限于上述示例，但需滿足如下位置要求進(jìn)行采樣點(diǎn)的選擇， 即靠近植株位置、植株底部位置和遠(yuǎn)離植株位置，且還需要滿足基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施 內(nèi)植株病害在線預(yù)警的測量原理，即太赫茲對水分的微弱變化有較好靈敏性，而孢子有一 定的含水量，且分布在植株周圍，于是可以選植株附近和遠(yuǎn)處的空氣進(jìn)行抽取。
[0032] 步驟S2 :通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲 光譜強(qiáng)度值。其中，太赫茲光譜儀發(fā)射太赫茲波（Terahertz，ITHz = 1012Hz)泛指頻率為 0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ 的電磁波。
[0033] 具體地，太赫茲波在電磁波譜中占有特殊的位置，位于紅外和微波之間，是宏觀電 子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的頻段，太赫茲波的一個重要特性為水等極性分子對其有著強(qiáng)烈的 吸收。本發(fā)明正是利用太赫茲波的上述特性來進(jìn)行步驟實(shí)施的。
[0034] 步驟S3 :計算第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度值。
[0035] 步驟S4 :根據(jù)第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與經(jīng)驗(yàn)閾值的比 較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。其中，經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不 同的作物種植品種進(jìn)行確定，具體地，經(jīng)驗(yàn)閾值的確定方法為：根據(jù)設(shè)施內(nèi)種植的作物種 類，在不同的空氣濕度條件下，當(dāng)該作物容易感染的病害孢子數(shù)量達(dá)到一定濃度時，第一采 樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)處的太赫茲光譜強(qiáng)度差值為經(jīng)驗(yàn)閾值。其中，一定濃度為現(xiàn)場捕捉定量 空氣后，利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)專用儀器進(jìn)行孢子數(shù)量檢測，確定屬于病害孢子爆發(fā)并需要立即采 取應(yīng)對措施消滅空氣中病害孢子時的空氣中病害孢子濃度，且報警方式可為發(fā)出提示音以 及閃爍系統(tǒng)報警燈等方式。
[0036] 進(jìn)一步地，基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法，還包括：預(yù)先建立 查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息，其中，設(shè)施內(nèi)植株的含 水量與太赫茲光譜信息為一一對應(yīng)關(guān)系，即在使用前需要標(biāo)定，不同含水量對應(yīng)不同的太 赫茲光譜值，預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫，后續(xù)根據(jù)測量到的太赫茲光譜值可以知道含水量。
[0037] 更進(jìn)一步地，由于細(xì)菌、真菌、病毒等病原生物主要依靠孢子進(jìn)行氣傳，孢子的萌 發(fā)對溫度、濕度要求較高，高溫、高濕環(huán)境有利于病原孢子的傳播，孢子成熟后借助氣流等 途徑進(jìn)行傳播，主要集中在植株周圍，特別是光照不足、病老葉多的中下部空氣中分布較 多。病菌孢子一般有一定的含水，其含水量大約為60% -80%，而設(shè)施內(nèi)空氣本身，不同位 置的濕度分布差異并不大，由此，通過實(shí)時檢測設(shè)施內(nèi)水分空間分布差異來推斷病害孢子 的分布密度，實(shí)現(xiàn)在孢子傳播階段進(jìn)行病害的有效預(yù)警，然后根據(jù)判別結(jié)果來決定是否需 要采取通風(fēng)、煙熏等措施來消除病害孢子，防止蔓延。本發(fā)明提出的一種基于太赫茲光譜技 術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法是一種有效的設(shè)施病害預(yù)警解決方案，其中，太赫茲具有 對水分的微弱變化好的靈敏性，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他光譜，且本發(fā)明提出的一種基于太赫茲光譜 技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法非常新穎
[0038] 為了更好的理解與應(yīng)用本發(fā)明提出的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害 在線預(yù)警方法與系統(tǒng)，進(jìn)行如下示例，本發(fā)明并不限于以下示例。
[0039] 具體地，設(shè)施類型以常見的溫室為例，如圖2所示，溫室主要由主溫室（1)和控制 室（3)構(gòu)成。主溫室主要用來種植農(nóng)作物（2)，控制室主要存放本發(fā)明裝置，同時也可對主 溫室的環(huán)境進(jìn)行控制，例如，通風(fēng)、照明等。本發(fā)明系統(tǒng)主要由太赫茲設(shè)備（9)、太赫茲光譜 發(fā)射端（8)、太赫茲光譜接收端（10)光纖（12)以及氣體檢測池（14)構(gòu)成，用于獲取檢測 池中氣體的太赫茲光譜信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對該氣體含水量的有效檢測，其中，太赫茲光譜儀需 要具有良好的分辨率和較寬的帶寬，且氣體檢測池（14)為不吸收或者較少吸收太赫茲波 的材料制成，例如石英等材料制成，正由于氣體檢測池（14)本身對太赫茲波幾乎不吸收， 保證了太赫茲光譜檢測空氣中水分?jǐn)?shù)據(jù)的有效性，（4)、（5)為溫室內(nèi)空氣采樣點(diǎn)，即空氣 收集裝置，負(fù)責(zé)收集其所在位置附近的空氣，其中，（5)作為檢測點(diǎn)，位置選在溫室內(nèi)植株附 近，且靠近植株中下部，目的是獲取植株附近空氣的含水量，由空氣本身水蒸氣含量和可能 存在的大量病害孢子本身含水疊加值，圖中只給出了其中一個示意部位，（4)為參考點(diǎn)，位 置選在溫室內(nèi)稍微遠(yuǎn)離植株的位置，目的是獲取溫室內(nèi)空氣的含水量參考值，或者也可能 含有少量的病害孢子含水量。
[0040] 進(jìn)一步地，以空氣收集裝置（4)、（5)為例，詳細(xì)敘述此檢測過程：首先控制電磁閥 (13)，使連接空氣收集裝置的進(jìn)氣通道（7)抽出（4)的空氣與檢測裝置相連通，在抽氣泵 (15)的作用下，氣體傳輸?shù)綒怏w檢測池（14)，預(yù)設(shè)時間后，控制電磁開關(guān)關(guān)閉進(jìn)氣通道與 檢測裝置間的閥門，關(guān)閉抽氣泵，計算機(jī)控制太赫茲設(shè)備，獲取此時氣體檢測池內(nèi)氣體的太 赫茲光譜強(qiáng)度值。同樣的方法進(jìn)行（5)處的測量，根據(jù)（5)測量結(jié)果和參考點(diǎn)（4)的強(qiáng)度 差異進(jìn)行對比，相差數(shù)值是否在一定的閾值范圍內(nèi)，由此判定該溫室是否處于大量病害孢 子繁殖期。檢測完成后，氣體在抽氣泵的作用下將氣體排出。該過程完成后，需要通入特定 氣體進(jìn)行通氣管道內(nèi)病害孢子的有效清除，然后進(jìn)入下一過程的檢測。
[0041] 本發(fā)明公開的基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng)基于太赫茲設(shè) 備進(jìn)行檢測空氣含水量，檢測速度快，無污染，實(shí)現(xiàn)了方便快捷的對設(shè)施內(nèi)作物病害的實(shí)時 在線監(jiān)測、顯示與報警，可有效減少作物病害發(fā)病率，大大減少經(jīng)濟(jì)損失。
[0042] 更進(jìn)一步地，基于上述例子的基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng) 檢測的控制流程如圖3所示。其中，基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng)檢 測的控制具有一定的操作程序：包括測試前、后進(jìn)行管道內(nèi)孢子消毒以及水分清除等。具 體地，首先完成系統(tǒng)初始化，控制電磁閥打開參考點(diǎn)部位所對應(yīng)的進(jìn)氣通道，抽氣泵開始抽 氣至預(yù)設(shè)指定時間，即根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)設(shè)定使空氣充滿氣體檢測池，關(guān)閉進(jìn)氣通道，太赫茲 設(shè)備對氣體含水量進(jìn)行檢測，得到與溫室內(nèi)的空氣水分含水量參考值相對應(yīng)的太赫茲光 譜，打開抽氣泵，將檢測裝置內(nèi)的所有氣體排出；繼而控制電磁閥打開布置在植株中下部 的氣體收集裝置所對應(yīng)的進(jìn)氣通道，進(jìn)行太赫茲光譜檢測，并根據(jù)測量結(jié)果和參考點(diǎn)的測 量結(jié)果進(jìn)行差異性判定，直至完成所有進(jìn)氣通道所對應(yīng)的氣體的太赫茲光譜的檢測、比較 和判定；若判定異常，則報警并提示。此檢測系統(tǒng)每隔固定預(yù)設(shè)時間對溫室內(nèi)氣體的水分 含量進(jìn)行檢測，以達(dá)到實(shí)時檢測目的。需要進(jìn)一步說明的是：一方面，上述示例為由于考慮 到白天溫度較高，土壤和植物水分蒸騰作用較大，對檢測結(jié)果可能造成一定的影響，故此檢 測示例最好在晚間進(jìn)行；另一方面，若上述檢測示例遇到植株開花期，由于花粉的含水量在 15%-30%左右，花粉的傳播可能會造成檢測結(jié)果的誤判，該特殊時期需要對預(yù)警結(jié)果采取 進(jìn)一步的原因篩查。
[0043] 如圖4所示，本發(fā)明還公開了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警 系統(tǒng)10,包括：選取裝置101、太赫茲光譜檢測裝置102、計算裝置103以及比較判定裝置 104。
[0044] 具體地，選取裝置101用于選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn) 行抽取。優(yōu)選地，進(jìn)行測量時，需要?dú)怏w靜止從而獲取精準(zhǔn)的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空 氣抽取數(shù)值。其中，第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離為小于等于lm，第二采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植 株的距離為大于等于3m，且本發(fā)明涉及的第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離與第二采樣點(diǎn)到 設(shè)施內(nèi)植株的距離均僅為示例，即試驗(yàn)最優(yōu)值，本發(fā)明涉及的第一采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的 距離與第二采樣點(diǎn)到設(shè)施內(nèi)植株的距離并不限于上述示例，但需滿足如下位置要求進(jìn)行采 樣點(diǎn)的選擇，即靠近植株位置，植株底部位置和遠(yuǎn)離植株位置，且還需要滿足基于太赫茲光 譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植株病害在線預(yù)警的測量原理，即太赫茲對水分的微弱變化有較好靈敏性， 而孢子有一定的含水量，且分布在植株周圍，于是可以選植株附近和遠(yuǎn)處的空氣進(jìn)行抽取。
[0045] 進(jìn)一步地，太赫茲光譜檢測裝置102用于通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得第一 采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度值，其中，太赫茲光譜儀發(fā)射太赫茲波（Terahertz， ITHz = 1012Hz)泛指頻率為0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ的電磁波。具體地，太赫茲波在電磁波譜中占有 特殊的位置，位于紅外和微波之間，是宏觀電子學(xué)向微觀光子學(xué)過渡的頻段，太赫茲波的一 個重要特性為水等級性分子對其有著強(qiáng)烈的吸收，本發(fā)明正是利用太赫茲波的上述特性來 進(jìn)行步驟實(shí)施的。
[0046] 計算裝置103用于計算第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值；比較判 定裝置104用于根據(jù)第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與經(jīng)驗(yàn)閾值的比較， 判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。其中，經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不同的 作物種植品種進(jìn)行確定，具體地，經(jīng)驗(yàn)閾值的確定方法為：根據(jù)設(shè)施內(nèi)種植的作物種類，在 不同的空氣濕度條件下，當(dāng)該作物容易感染的病害孢子數(shù)量達(dá)到一定濃度時，第一采樣點(diǎn) 與第二采樣點(diǎn)處的太赫茲光譜強(qiáng)度差值為經(jīng)驗(yàn)閾值。其中，一定濃度為現(xiàn)場捕捉定量空氣 后，利用實(shí)驗(yàn)室內(nèi)專用儀器進(jìn)行孢子數(shù)量檢測，確定屬于病害孢子爆發(fā)并需要立即采取應(yīng) 對措施消滅空氣中病害孢子時的空氣中病害孢子濃度，且報警方式可為發(fā)出提示音以及閃 爍系統(tǒng)報警燈等方式。
[0047] 更進(jìn)一步地，基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng)還包括：建立查 詢數(shù)據(jù)庫裝置105用于預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲 光譜信息，其中，設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息為一一對應(yīng)關(guān)系，即在使用前需要 標(biāo)定，不同含水量對應(yīng)不同的太赫茲光譜值，預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫，后續(xù)根據(jù)測量到的太赫 茲光譜值可以知道含水量。
[0048] 本發(fā)明不僅從檢測病害氣傳孢子傳播階段入手，實(shí)現(xiàn)了發(fā)病前的有效預(yù)警，從而 有利于在孢子產(chǎn)生階段采取及時，有效的應(yīng)對措施，切斷傳播途徑，防患于未然，同時，本發(fā) 明針對傳統(tǒng)病害檢測手段的不足，實(shí)現(xiàn)了在線檢測，提高了得出結(jié)果的快速性與時效性，通 過實(shí)時檢測設(shè)施內(nèi)水分空間分布差異來推斷病害孢子的分布密度，實(shí)現(xiàn)在孢子傳播階段進(jìn) 行病害的有效預(yù)警，然后根據(jù)判別結(jié)果來決定是否需要采取通風(fēng)，煙熏等措施來消除病害 孢子，防止蔓延，進(jìn)一步地，本發(fā)明還可用于各種病毒孢子的檢測，普適性強(qiáng)。提出的上述基 于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法不但可以有效的設(shè)施病害預(yù)警解決方案， 還可以有效避免病害的進(jìn)一步擴(kuò)大，減少病害帶來的損失。
[0049] 本發(fā)明公開的一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法，太赫茲對 水分的微弱變化有較好靈敏性，而孢子有一定的含水量，且分布在植株周圍，于是可以選植 株附近和遠(yuǎn)處的空氣抽出來，測空氣含水量，可以測得太赫茲光譜值，最終獲取兩處的吸收 程度差異。由于水分在設(shè)施內(nèi)是均勻的，引起變化的應(yīng)該是孢子，所以就可以實(shí)時監(jiān)測孢子 變化，從而一旦超過一個預(yù)定數(shù)值，則報警，即達(dá)到對植株病害實(shí)時預(yù)警的目的，將病害消 滅在孢子萌芽階段。本發(fā)明還公開了一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系 統(tǒng)。
[0050] 雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警方法，其特征在于，包括具體以 下步驟： S1 :選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn)行抽??； S2:通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光 譜強(qiáng)度值； S3 :計算所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值； S4:根據(jù)所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與經(jīng)驗(yàn)閾值的比 較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：預(yù)先建立查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的 所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息，其中，所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光 譜信息為 對應(yīng)關(guān)系。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離 為小于等于lm ;所述第二采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為大于等于3m。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述太赫茲波為頻率0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ的電磁 波。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不同的作物種植品種 進(jìn)行確定。
6. -種基于太赫茲光譜技術(shù)設(shè)施內(nèi)植物病害在線預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括： 選取裝置，用于選取設(shè)施內(nèi)植株的第一采樣點(diǎn)與第二采樣點(diǎn)的空氣進(jìn)行抽??； 太赫茲光譜檢測裝置，用于通過太赫茲光譜儀進(jìn)行檢測，獲得所述第一采樣點(diǎn)與所述 第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度值； 計算裝置，用于計算所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值； 比較判定裝置，用于根據(jù)所述第一采樣點(diǎn)與所述第二采樣點(diǎn)的太赫茲光譜強(qiáng)度差值與 經(jīng)驗(yàn)閾值的比較，判定植株附近空氣中病害孢子含量是否超標(biāo)，若超標(biāo)則報警。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：建立查詢數(shù)據(jù)庫裝置，用于預(yù)先建 立查詢數(shù)據(jù)庫存儲已標(biāo)定的所述設(shè)施內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息，其中，所述設(shè)施 內(nèi)植株的含水量與太赫茲光譜信息為 對應(yīng)關(guān)系。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離 為小于等于lm ;所述第二采樣點(diǎn)到所述設(shè)施內(nèi)植株的距離為大于等于3m。
9. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述太赫茲波為頻率0. ΙΤΗζ-ΙΟΤΗζ的電磁 波。
10. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述經(jīng)驗(yàn)閾值為根據(jù)不同的作物種植品種 進(jìn)行確定。
【文檔編號】G01N21/3581GK104089924SQ201410329466
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】李斌, 陳立平, 樊書祥, 何杰山 申請人:北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心