【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业害虫识别消杀及环境监测，更具体地说，涉及一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法。
技术介绍
1、中国人口在2017年已突破14亿大关，古往今来我国一直是一个农业生产大国，农业发展的好坏直接关系到国民经济的繁荣衰败，农业的进步支撑着整个社会的进步与发展，据全国农作物病虫测报网监测和专家会分析，预计2024年小麦、水稻、玉米、马铃薯等粮食作物重大病虫害呈重发态势；预计全国发生面积20.4亿亩次，预计对70%以上的粮食作物产区构成威胁。
2、农业自动化是当今农业发展方向，农业害虫及环境监测自动化、多功能化是农业作物防治害虫的重要组成部分。其担任着害虫监测、诱捕、捕杀的重要任务。传统虫情监测是利用昆虫趋光性、趋色性进行诱捕，这样的工作方式首先是对害虫诱捕的效果并不明显，其次需要人力成本过高以及对害虫甄别和监测效果过差，无法达到高效率以及无法对害虫疏密程度进行甄别，难以满足现代农业发展的要求。高效智能诱捕方式开发显得非常重要，首先需要对害虫识别判断其所属类别，其次计数，最后通过统计汇总虫情疫情。近些年，随着人工智能快速发展，信息技术与深度学习已逐步运用于病虫害识别、果实识别和计数、动植物识别等方面。新技术与传统诱虫设备的结合，在实现对害虫的高效、快速识别以及对虫情进行有效预测的同时，可以节约大量的人力成本、提高农业生产率水平，对我国农业害虫的治理以及智慧农业的发展有着重大的意义。
3、zynq-7000 soc是xilinx公司推出的异构多核嵌入式平台，该系列核心芯片主要的特
技术实现思路
1、要解决的技术问题
2、针对
技术介绍
中所提到的传统诱捕方式效率低、害虫鉴别成本较高、无法对虫情状况进行预测、农场环境监测集成度低等技术缺陷，本专利技术利用zynq-7000 soc异构多核嵌入式平台开发了一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，借助fpga并行处理以及arm处理器资源丰富、易于逻辑控制的优势实现对农业害虫的性诱、识别及消杀，并对环境实现监测，通过硬件加速ip核实现对害虫识别算法的加速，并具备环境、虫情监测与预警，可同时接入多个监测点，提高了农业自动化、可视化，大大减少农业害虫对农作物的损害。
3、技术方案
4、本专利技术实施例为实现上述目的采用的技术方案如下：
5、根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法，其特征在于，所述一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法包括以下步骤：
6、步骤一：在系统上电后，zynq的处理器系统（简称ps端）双核arm的cpu0中linux系统启动并进行初始化并加载底层驱动，qt上位机界面自动运行并通过接在系统端的hdmi接口显示在触摸液晶屏，用户可通过此界面完成对害虫性诱识别消杀系统的配置；
7、步骤二：在步骤一配置完成后，运行在双核arm的cpu1中的裸机程序通过接在zynqps端的多种环境传感器实现对农场环境的监测，并启动性诱设备内高清摄像头实现对设备内部害虫的监测；zynq的fpga系统（简称pl端）通过电机切换至用户所设定的特定性诱芯进行性诱害虫；
8、步骤三：害虫进入性诱设备内后，高清摄像头捕获害虫图像并传输至zynq硬件加速ip核实现对害虫图像的处理实现害虫识别和分类，当环境数据异常或害虫密度超过设定阈值时会生成预警信息；
9、步骤四：在步骤三系统处理完各子系统数据后，通过nb-iot模块实现对环境数据、害虫的识别分类结果、预警信息实时上传至云平台并通过linux系统将各项数据显示在液晶屏的上位机界面中；对害虫完成识别及分类后，pl端将给性诱设备内部高压电盘通电将害虫击杀，并启动电机通过清洁刷将害虫残骸扫入集虫袋；
10、步骤五：zynq的linux系统端和云平台会实时更新环境数据、虫情数据、性诱设备内部视频画面等，云平台会根据季节特征、环境数据及虫情历史趋势等生成虫情预测曲线，并将云平台数据实时推送至云平台移动端小程序界面上，农业人员可通过不同平台根据预测结果做出相应措施防止病虫害对农作物的侵害。
11、 一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，包括太阳能供电子系统、高压电盘子系统、电机控制子系统、zynq控制子系统、环境传感器及高清摄像头子系统、触摸液晶显示器、qt上位机及云平台数据显示子系统，其特征在于：所述zynq控制系统的pl端包含丰富的可编程逻辑资源，ps端集成了双核arm cortex-a9处理器，可完整运行linux操作系统，pl端与ps端通过axi（advanced extensible interface）接口实现高带宽、低延迟的交互，以借助fpga和arm各自优势实现不同功能。
12、 进一步的，zynq采取amp（非对称多进程）运行模式，两个核心独立运行不同任务，双核arm cortex-a9处理器的cpu0运行linux系统及qt上位机界面，cpu1运行裸机程序，实现对高清摄像头视频流的传输、传感器的数据采集及对各个子系统的整体调动；系统pl部分与高压电盘、电机控制部分连接，系统ps部分与网口摄像头、温湿度、光照强度、土壤湿度、gps等多种环境传感器、hdmi触摸液晶屏连接，害虫识别分类硬件加速代码通过hls（high level synthesis）高层次综合工具编写并运行在pl端。
13、进一步的，所述步骤一中，农业害虫性诱识别消杀系统具备多种配置方式，农业人员借助系统外接触摸屏实现现场配置，也可通过云端及移动端小程序完成对系统参数的配置。
14、 进一步的，所述步骤一中，zynq采用xilinx公司的zynq-7000 soc系列，其架构采用fpga+双核arm cortex-a9架构，应用级的处理器arm cortex-a9可运行完整的linux操作系统，且双核可独立工作；借助于xilinx公司的hls高层次综合工具可将图像处理算法如二值化、图像缩放、图像分割、图像滤波等封装成硬件加速ip核实现对害虫识别算法加速。
15、进一步的，所述步骤二中，温湿度、光照强度、gps、空气质量等环境传感器通过采集电路采集数据并传输至ps端；网口摄像头通过lan口接入ps端，实现视频流的推送；电机系统会根据用户配置实现性诱芯的切换以提高诱引效率。
16、进一步的，所述步骤三中，网口摄像头所推送至ps端的视频流通过axi接口传输至pl端通过硬件加速ip核实现对害虫的识别及分类，并将分类结果返回至ps端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法，其特征在于，所述基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法包括以下步骤：
2.一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，包括太阳能供电子系统、高压电盘子系统、电机控制子系统、ZYNQ控制子系统、环境传感器及高清摄像头子系统、触摸液晶显示器、QT上位机及云平台数据显示子系统，其特征在于：所述ZYNQ控制系统的PL端包含丰富的可编程逻辑资源，PS端集成了双核ARM Cortex-A9处理器，可完整运行Linux操作系统，PL端与PS端通过AXI（Advanced eXtensible Interface）接口实现高带宽、低延迟的交互，以借助FPGA和ARM各自优势实现不同功能。
3.根据权利要求2所述ZYNQ控制系统，ZYNQ采取AMP（非对称多进程）运行模式，两个核心独立运行不同任务，双核ARM Cortex-A9处理器的CPU0运行Linux系统及QT上位机界面，CPU1运行裸机程序，实现对高清摄像头视频流的传输、传感器的数据采集及对各个子系统的整体调动；系统PL
4.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤一中，农业害虫性诱识别消杀系统具备多种配置方式，农业人员借助系统外接触摸屏实现现场配置，也可通过云端及移动端小程序完成对系统参数的配置。
5.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤一中，ZYNQ采用Xilinx公司的ZYNQ-7000 SoC系列，其架构采用FPGA+双核ARM Cortex-A9架构，应用级的处理器ARM Cortex-A9可运行完整的Linux操作系统，且双核可独立工作；借助于Xilinx公司的HLS高层次综合工具可将图像处理算法如二值化、图像缩放、图像分割、图像滤波等封装成硬件加速IP核实现对害虫识别算法加速。
6.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤二中，温湿度、光照强度、GPS、空气质量等环境传感器通过采集电路采集数据并传输至PS端；网口摄像头通过LAN口接入PS端，实现视频流的推送；电机系统会根据用户配置完成性诱芯的切换以提高诱引效率。
7.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤三中，网口摄像头所推送至PS端的视频流通过AXI接口传输至PL端通过硬件加速IP核实现对害虫的识别及分类，并将分类结果返回至PS端，当环境数据异常及害虫密度超过设定用户阈值时会生成预警信息。
8.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤四中，NB-IoT物联网模块通过UART接入PS端，将环境数据、害虫的识别分类结果、预警信息等打包通过MQTT协议以无线通信的方式发送至云平台，实现数据的进一步分析及数据可视化显示；ZYNQ-7000 SoC的两个Cortex-A9处理器采用双核AMP运行方式，CPU0系统端读取CPU1端共享地址内的环境数据等信息，并将其显示在QT上位机界面中；在害虫识别完成的同时，PL端通过控制继电器的方式将高压电盘通电对害虫完成击杀，并向电机控制系统输入PWM波启动清洁刷实现对害虫残骸的清扫。
9.根据权利要求1所述一种基于ZYNQ异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤五中，云平台会通过特定的算法根据季节特征、环境数据及虫情历史趋势等对虫情进行预测并生成预测曲线，并将云平台数据实时推送至云平台移动端小程序界面上，农业人员可通过不同平台根据预测结果采取相应防护措施。
...【技术特征摘要】
1.一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法，其特征在于，所述基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统及方法包括以下步骤：
2.一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，包括太阳能供电子系统、高压电盘子系统、电机控制子系统、zynq控制子系统、环境传感器及高清摄像头子系统、触摸液晶显示器、qt上位机及云平台数据显示子系统，其特征在于：所述zynq控制系统的pl端包含丰富的可编程逻辑资源，ps端集成了双核arm cortex-a9处理器，可完整运行linux操作系统，pl端与ps端通过axi（advanced extensible interface）接口实现高带宽、低延迟的交互，以借助fpga和arm各自优势实现不同功能。
3.根据权利要求2所述zynq控制系统，zynq采取amp（非对称多进程）运行模式，两个核心独立运行不同任务，双核arm cortex-a9处理器的cpu0运行linux系统及qt上位机界面，cpu1运行裸机程序，实现对高清摄像头视频流的传输、传感器的数据采集及对各个子系统的整体调动；系统pl部分与高压电盘、电机控制部分连接，系统ps部分与网口摄像头、温湿度、光照强度、土壤湿度、gps等多种环境传感器、hdmi触摸液晶屏连接，害虫识别分类硬件加速代码通过hls（high level synthesis）高层次综合工具编写并运行在pl端。
4.根据权利要求1所述一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤一中，农业害虫性诱识别消杀系统具备多种配置方式，农业人员借助系统外接触摸屏实现现场配置，也可通过云端及移动端小程序完成对系统参数的配置。
5.根据权利要求1所述一种基于zynq异构双核架构的农业害虫性诱识别消杀系统，其特征在于，所述步骤一中，zynq采用xilinx公司的zynq-7000 soc系列，其架构采用fpga+双核arm cortex-a9架构，应用级的处理...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。