CN104026104A - 旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，包括：诱导光源系统、旋转叶片系统、系统支撑、捕集箱体和轴向吹风系统，捕集箱体设置于诱导光源系统的下方，该捕集箱体主要由滑板、连接通道、集虫室和收集通道构成，其中滑板设置于连接通道的上方，呈倒圆锥体结构，承接其下的是与滑板密封焊接的连接通道，在连接通道的下方密封连接有集虫室，所述的收集通道设置于集虫室的一侧下端，并且在收集通道的内部安装有放水水塞。本发明具有结构合理、捕集效果好、成本低廉和适应性强等优点，它既可进行定点悬挂式灾害昆虫捕集，也可以安装于履带式移动车辆上，对灾害昆虫进行大范围的诱导捕集。

Description

旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置

技术领域

本发明属于现代物理农业工程装备技术领域，具体涉及一种旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置。

背景技术

在我国由传统农业向现代农业加速转变的形势下，一种新的农业生产模式-以保护环境、节约资源为前提的现代物理农业已逐步开始推广应用。现代物理农业是农业与物理学科交融的新兴学科，是一种新型的农业生产模式。它是以电、磁、声、光、热等物理学原理为基础，应用特定的物理技术处理农产品或改善农业生产环境，有效提高农产品产量和品质，改善农业发展的生态环境，减少化肥和农药的使用，促进农业的可持续发展。要实现化学农业向物理农业的深度转型，物理农业工程技术不仅要服务于设施农业的生产，重要的是它还需要走向大田、走向田园，甚至走向广袤无边的草原和连绵的林园山川，替代那以化学农药为主的农田、草场甚至山林的病虫害防治技术以及农牧作物生长的化肥施播技术和化学调控技术，避免每年数十万吨的农药洒向大地、污染大气、残留农作物、毒害生物链、破坏地下水质，甚至造成生态系统的失衡，损毁人类的生存环境和人身安全。但是，由于制度和技术的缺位，农业病虫害防治特别是重大农业害虫的防治，年复一年地把大量的毒性农药喷洒于大地，即使如此，还是不能满足需要。

目前，利用微生物治虫、利用害虫天敌治虫和从遗传学方面控制害虫是害虫综合防治中的一种重要措施，具有对环境安全、无不良副作用，害虫不会产生抗性等特点。然而，存在生物杀虫效果较慢、易受环境因素影响、对害虫的捕食和寄生有选择性等不足之处，因而，还必须配合化学防治法降低虫口密度，才能实现害虫的快速有效治理。

为了适应田野、草原、山间的农业生产无农药需求的植物安全保障技术，物理防治害虫的方法越来越受到人们的重视。物理防治法是指利用声、光、电、温度、湿度等物理方法控制病害、诱杀害虫。

微波电磁场辐射能杀虫机（CN 2534824Y），依靠车载的可调机架及微波辐射器，对准各种害虫进行微波辐射加热灭杀，可用于杀死蝗虫等农业、林业和家庭害虫，这种方法借助微波电磁能量实现了无毒化灭虫，但是微波的电磁污染和环境安全问题值得注意。而且，激光技术在在治理农业虫害方面的研究已经开展,并取得了相关的研究成果,激光灭蝇枪、激光灭蚊机等发明已获得专利授权，然而，靶杀目标的校准需值得注意。另外，利用风吹或吸气的方法将害虫从植物上除掉的气动防治技术也已获得应用，但气动防治没有特定的目标，对于有益昆虫的影响需待进一步评估。

同时，依据夜间活动昆虫具有明显的趋光行为，电子杀虫灯技术已经在农业害虫的监测和防治中发挥了重要的作用，其依据了农业害虫的趋光（photo-taxis）和趋化（chemo-taxis）特性，对害虫实施光谱光强以及化学信息素特别是性信息素的诱导和捕集。现在，直流晶体管黑光灯、单管黑白双光灯、高压汞灯、频振灯、双波灯等多种新型诱虫灯被研制出来，有力地促进了灯光防治的发展，丰富了害虫综合防治的内容。使用效果好、运用较为广泛的“黑光灯”、“双波诱虫灯（CN 2481139Y）”、“频振杀虫灯（CN 2190405Y）”是灯光治虫技术的重要进展。之后，利用LED集成光源代替荧光发光管的杀虫灯应运而生，只是它们都还停留在小型悬挂灯具的运用阶段。美国硅谷Lionax Inc.（莱昂科技公司）和美国斯坦大学光电实验室（Stanford Photonic Lab）合作研制的“巴克星BuckStar”光电变频生物灭虫器（USP200420043045.9、200420017884.3、200430115389.1），产品性能领先，在北美和欧洲地区得到了广泛的赞誉。这些诱虫灯虽具有诱集范围广、诱虫量大等特点，但所采用的光源存在光源不稳定性、光场空间结构不均匀性、光场空间发散性以及光源温度变化效应等制约因素，而在使用中具有杀虫谱广、波谱范围选择上存在缺陷等问题。而且，灾害昆虫的夜间趋光活动行为特征、视觉行为特征及波谱刺激下的反应特征，制约了其捕集实现。

因而，为进一步促进灯光诱导杀虫技术的应用，在诱导光源具有针对性波谱诱导作用的改进基础上，需采取有效措施，解决趋光诱导灾害昆虫的有效捕集问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，该捕集装置实现了夜间远处灾害昆虫视觉波谱光照诱导、近处趋光视觉生理效应激发、窄波谱频闪交变光照能量调控形成灾害昆虫视觉诱导信息范围的趋光诱导行为，获得了灾害昆虫趋光视觉激发诱导活动行为在波谱光照能量激发、回旋风控制下趋光上灯行为的刺激性捕集调控，结合了灾害昆虫趋光视觉生理光电诱导效应下叶片正反旋转风抑制上灯灾害昆虫飞逸、向下吹风输送吹落及风速刺激强化滑移的捕集功效，并以轴向旋转风封止控制了下落至捕集箱体滑板上灾害昆虫的逃逸，本发明结构合理、适应性强、捕集效率高，适用于夜间活动灾害昆虫的捕集，并且能够有效地实现灾害昆虫趋光视觉诱导行为的激发和控制波谱光照能量激发效应下的趋光上灯行为以及解决光电诱导下趋光收集难于实现的问题。

本发明的技术方案为：旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，其特征在于包括：诱导光源系统、旋转叶片系统、系统支撑、捕集箱体和轴向吹风系统，其中系统支撑设置于捕集箱体的上方，系统支撑的上端与光源防护罩固定连接，该光源防护罩的下方依次设有轴向吹风系统和诱导光源系统，在光源防护罩的下侧外部悬挂固定有周向挡风板，该周向挡风板的下端固定有开扇形支撑板，所述的光源防护罩的下侧中部固定有转轴向下的交流电机，该交流电机的转轴上固定有吹风扇，所述的吹风扇设置于周向挡风板内，在开扇形支撑板的中部通过悬吊支撑连接有诱导光源系统，该诱导光源系统的中部设有旋转轴，旋转轴的上端通过联轴器与固定于开扇形支撑板中部的步进电机的转轴相连，旋转轴的下端通过轴承与连接支撑相连，在连接支撑的上端设有位于诱导光源系统周围的透明玻璃罩，该透明玻璃罩上设有竖向沿透明玻璃罩周向分布的透明叶片，所述的捕集箱体设置于诱导光源系统的下方，该捕集箱体主要由滑板、连接通道、集虫室和收集通道构成，其中滑板设置于连接通道的上方，呈倒圆锥体结构，承接其下的是与滑板密封焊接的连接通道，在连接通道的下方密封连接有集虫室，所述的收集通道设置于集虫室的一侧下端，并且在收集通道的内部安装有放水水塞。

所述的诱导光源系统为带状LED阵列以周向无间隙方式竖直贴装于Φ120×500 mm的圆环状铝制散热器上而制成的调控光照系统，LED阵列由27V直流电源供电，单片机微控制器通过KeilC51编程、TIP-122驱动实现光照控制，带状LED阵列为0.25-1W、光发散角为135°的LED颗粒以间隔为5mm、串并联直流电阻分压形式，贴焊封装于0.25mm厚的铜制箔片上制成，光源的光照特性为光照强度在160-800ms周期内由10 lx递增为1000 lx再由1000 lx递减为10 lx的频闪脉冲紫光，光谱波长400nm，发光频率10-40Hz，光源光照均由相应的光电器件实现开关控制。

所述的旋转叶片系统中4个周向间隔90°、厚0.5mm的透明叶片安装于透明玻璃罩及连接支撑上，且叶片及透明玻璃罩固连于连接支撑上，连接支撑通过其中部的轴承安装于旋转轴上，旋转轴的上端通过联轴器固定于步进电机的转轴上，该步进电机固定于开扇形支撑板的中部，连接支撑的底端与捕集入口相平，而叶片侧壁与系统支撑的距离为80-100mm，且叶片向内弯曲形成向心回旋风，由单片机控制系统控制步进电机的输出转速，用于获得正反转的向心回旋风卷带灾害昆虫、叶片旋转击打及抑制灾害昆虫飞逸所需的正反转速。

所述的滑板设置于连接通道的上方，由不锈钢板拼焊成倒圆锥形状，与水平面的倾斜角α为45°-60°，承接于其下的连接通道由不锈钢板焊接密封，与其下方的集虫室相连接。

所述的轴向吹风系统由220V交流电源供电、变频调速系统实现向下间歇式吹风风速的调节，且吹风扇叶片底端及边缘分别距周向挡风板底端、挡风板内壁具有80-100mm、10-20mm安装距离要求，而挡风板内壁、外壁分别距旋转叶片系统的叶片外径边缘、系统支撑具有100-200mm、5-10mm安装距离要求。

本发明利用频闪脉冲紫光光照强度对夜间灾害昆虫趋光视觉行为的良好诱导特性、频闪脉冲紫光光照能量对灾害昆虫趋光视觉有效激发状态下良好的飘逸上灯特性以及亮灭交变周期频闪紫光光照调控灾害昆虫视觉形成的特定波谱能量光诱信息，实现灾害昆虫趋光视觉诱导及上灯行为的波谱光照能量诱导激发调控效应、灾害昆虫趋光上灯行为的回旋风旋入及旋风击打捕集效应、灾害昆虫趋光飘逸行为的正反旋转风抑制、间歇式下行风吹落旋风抑制上灯灾害昆虫的滑移收集效应和轴向风封止捕集效应。本发明设置的发光光源能够实现不同趋光活动特性灾害虫光诱上灯行为的波谱光照调控激发诱导，进而针对灾害昆虫对光源不同的视觉诱导信息要求，在相应措施实施效应下，物理控制灾害昆虫诱导到光源中心的捕集箱体里实行捕获，可满足大田区域、山地丘陵、河淀滩涂里灾害昆虫捕获的多种需求。本发明具有结构合理、捕集效果好、成本低廉和适应性强等优点，它既可进行定点悬挂式灾害昆虫捕集，也可以安装于履带式移动车辆上，对灾害昆虫进行大范围的诱导捕集。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是本发明中系统支撑上部的结构示意图，图3是本发明中捕集箱体的结构示意图。

图面说明：1、诱导光源系统，2、旋转叶片系统，3、系统支撑，4、捕集箱体，5、轴向吹风系统，6、悬吊支撑，7、散热器，8、带状LED阵列，9、支撑连接，10、步进电机，11、旋转轴，12、透明玻璃罩，13、叶片，14、连接支撑，15、光源防护罩，16、周向挡风板，17、开扇形支撑板，18、交流电机，19、吹风扇，20、悬吊钩，21、滑板，22、连接通道，23、集虫室，24、收集通道，25、水塞。

具体实施方式

结合附图详细描述实施例。旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫趋光捕集装置，其中：诱导光源系统1，其光照特性中，频闪紫光光照亮度在开灯后实施远处灾害昆虫趋光视觉诱导功能，频闪紫光波谱光照能量实施近处灾害昆虫视觉上灯激发功能，频闪紫光光照强度梯度变化实施不同距离处灾害昆虫趋光视动调控功能，光源处频闪紫光光照强度的突变性增强实施灾害昆虫趋光视觉耐限刺激致使跌落滑移的功能，而频闪紫光的交变性周期光照强度实施波谱光照的调控功能，以满足灾害昆虫趋光视觉波谱光照刺激的特定要求，从而避开益生及无害昆虫的波谱敏感范围，形成灾害昆虫的上灯聚集；旋转叶片系统2，其单片机系统控制步进电机10旋转，通过旋转轴11及连接支撑14带动透明玻璃罩12及其上的向心内弯透明叶片13旋转，以形成向心轴向回旋型正反转风速，而向心内弯式透明叶片，可有效导致旋转风对上灯灾害昆虫向下输送功效，且叶片底端边缘距捕集箱体的安装距离，可有效实施飘逸螺旋性及趋光直飞性上灯灾害昆虫的飞逸抑制、回旋卷入、旋转击甩的下落效应以及实施跌落至滑板21上灾害昆虫的风速轴向封止功能，加速滑移捕集的实现；系统支撑3，以支撑光源防护罩15与捕集箱体4的连接；捕集箱体4，用于收集灾害昆虫；轴向吹风系统5，其PLC系统控制交流电机18间歇性旋转，带动吹风扇19形成向下的间歇式强风，以吹落旋转带入叶片13内上灯灾害昆虫及滑板21上方绕灯飞行灾害昆虫跌至滑板21上实施滑移捕集，而吹风扇19与周向挡风板16的安装距离，可有效避免风速外溢影响灾害昆虫上灯，且间歇式吹风模式，可有效再次形成灾害昆虫的上灯行为；悬吊支撑6，实施诱导光源系统1与开扇形支撑板17的连接；散热器7，实施LED的散热功能；带状LED阵列8，贴装于散热器7上以制成诱导发光系统1；支撑连接9，置于周向挡风板16下端，以悬连诱导光源系统1及旋转叶片系统2；步进电机10，用于为旋转叶片系统2提供动力，旋转轴11，用于连接步进电机10和连接支撑14；透明玻璃罩12，以实施诱导激发调控灾害昆虫的透光及趋光碰撞、安装叶片13和固连连接支撑14与旋转轴11连接等的功能；叶片13，正反旋转时内弯角度形成向下的正反性轴向回旋风速，实施正反旋风抑制灾害昆虫逃逸、旋转卷入灾害昆虫、旋转击甩上灯灾害昆虫及上灯灾害昆虫下行输送的功能，且其向心内弯状形状及安装距离要求，可有效约束回旋风的外延范围，避免风速影响灾害昆虫的上灯，形成特定的回旋风捕集增效范围；连接支撑14，实施安装透明玻璃罩12、叶片13及经轴承连接旋转轴11的功能；光源防护罩15，实施支撑防护、轴向吹风系统5中交流电机18的固定及与捕集箱体的连接等功能；周向挡风板16，设置于光源防护罩15下方，实施周向挡风功能；开扇形支撑板17，通过挡风板及悬吊支撑6承接光源防护罩15，实施悬吊诱导光源系统1及旋转叶片系统2的功能；交流电机18，用于为吹风扇19提供动力；吹风扇19，吹扫其下方光照诱导的灾害昆虫，使其顺利落于捕集箱体4内；悬吊钩20，实施静态诱导捕集灾害昆虫的悬挂功能；滑板21，实施灾害昆虫趋光滑移捕集功能，且与旋转叶片系统2、轴向吹风系统5结合，承接措施实施下跌落灾害昆虫，且调控强化其上灾害昆虫趋光滑移捕集的实现；连接通道22，以过滤捕集下落的灾害昆虫；集虫室23，其内充入水，以水淹方式避免捕集灾害昆虫的逃逸及实施灾害昆虫的集虫功能；收集通道24，与水塞25结合，实施灾害昆虫的收集功能。

捕集箱体4起着支撑整个机构的作用，在捕集箱体4内由不锈钢滑板组合成圆锥漏斗状，水平倾斜角为45°-60°，在紫光频闪脉冲光照强度诱导、紫光频闪脉冲光照能量刺激及交变性频闪紫光光照强度变化的调控、正反旋转回旋风刺激强化、向下间歇式吹风吹落效应下，可有效满足灾害昆虫的滑移加速、跌落灾害昆虫承接及轴风封止效应的要求，易于上灯灾害昆虫捕集的实现。

捕集箱体4上方的叶片形成的回旋向下轴向正反风速，以及轴向吹风系统的间歇式下行吹风风速，可有效抑制上灯灾害昆虫的飞逸，从而旋转击甩与下行输送趋光上灯灾害昆虫跌落致滑板上，实现趋光滑移捕集，相应的安装距离要求，可有效封止滑板上灾害昆虫，强化其滑移捕集，进而跌至集虫室内的水中，实现捕集。

本发明的工作原理为：针对夜间灾害昆虫趋光视觉诱导特定的光照信息及上灯激发的波谱能量要求，利用频闪紫光光照的脉冲粒子诱导激发灾害昆虫视觉系统特性、灾害昆虫趋光效应形成后频闪紫光光照强度梯变对视动的有效调控性和周期交变性频闪紫光波谱光照强度对灾害昆虫趋光诱导的特定针对性，在频闪紫光交变光照强度的激发诱导调控作用下，刺激远处灾害昆虫趋光视觉响应行为的形成、诱导调控不同距离处灾害昆虫趋光诱集效应的行为保持、激发近处灾害昆虫的趋光上灯捕集行为。由于旋转叶片风速的确定及形成，趋光飞逸上灯灾害昆虫在绕灯飞行捕捉光源过程中，出现以下情况：一是光源处频闪紫光光照强度的突变性递增，超出灾害昆虫视觉生理阈限而跌落在滑板上；二是趋光灾害昆虫飘逸上灯，在叶片正反旋转的正反风速作用下，抑制其趋光飞逸而跌落滑板上，或上灯灾害昆虫在叶片回旋风作用下，被旋转叶片或卷入或击打甩落至滑板上，而轴向吹风系统的间歇式下行强风风速，叠加了叶片向下轴向风速的输送作用，吹落灾害昆虫跌至滑板上，而且，叶片旋转系统底端与箱体的安装距离、叶片轴向向下的回旋风速，可有效形成滑板上灾害昆虫的风速牵引刺激及封止作用，加速滑移捕集的实现。同时，吹风系统下行吹风的间歇性，可再次诱集灾害昆虫上灯而重复上述情况。滑板上灾害昆虫在风速的刺激作用下加速滑移，经连接通道跌至集虫室的水内而实现捕集。这样，通过波谱光照能量对灾害昆虫趋光视觉的诱导调控激发，有效形成了灾害昆虫的趋光诱集及上灯行为，且光源处波谱光照能量的激发调控、旋转叶片风速的回旋卷甩输送封止作用，有效解决了灾害昆虫趋光上灯行为调控难问题，而通过叶片正反风速的抑制、向下强风吹落及水淹作用，有效解决了灾害昆虫的“落灯”捕集问题。箱体内捕集的灾害昆虫可通过水塞的打开而收集入袋，以供下步加工利用。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (4)

1.旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，其特征在于包括：诱导光源系统、旋转叶片系统、系统支撑、捕集箱体和轴向吹风系统，其中系统支撑设置于捕集箱体的上方，系统支撑的上端与光源防护罩固定连接，该光源防护罩的下方依次设有轴向吹风系统和诱导光源系统，在光源防护罩的下侧外部悬挂固定有周向挡风板，该周向挡风板的下端固定有开扇形支撑板，所述的光源防护罩的下侧中部固定有转轴向下的交流电机，该交流电机的转轴上固定有吹风扇，所述的吹风扇设置于周向挡风板内，在开扇形支撑板的中部通过悬吊支撑连接有诱导光源系统，该诱导光源系统的中部设有旋转轴，旋转轴的上端通过联轴器与固定于开扇形支撑板中部的步进电机的转轴相连，旋转轴的下端通过轴承与连接支撑相连，在连接支撑的上端设有位于诱导光源系统周围的透明玻璃罩，该透明玻璃罩上设有竖向沿透明玻璃罩周向分布的透明叶片，所述的捕集箱体设置于诱导光源系统的下方，该捕集箱体主要由滑板、连接通道、集虫室和收集通道构成，其中滑板设置于连接通道的上方，呈倒圆锥体结构，承接其下的是与滑板密封焊接的连接通道，在连接通道的下方密封连接有集虫室，所述的收集通道设置于集虫室的一侧下端，并且在收集通道的内部安装有放水水塞。

2.根据权利要求1所述的旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，其特征在于：所述的诱导光源系统为带状LED阵列以周向无间隙方式竖直贴装于Φ120×500 mm的圆环状铝制散热器上而制成的调控光照系统，LED阵列由27V直流电源供电，单片机微控制器通过KeilC51编程、TIP-122驱动实现光照控制，带状LED阵列为0.25-1W、光发散角为135°的LED颗粒以间隔为5mm、串并联直流电阻分压形式，贴焊封装于0.25mm厚的铜制箔片上制成，光源的光照特性为光照强度在160-800ms周期内由10 lx递增为1000 lx再由1000 lx递减为10 lx的频闪脉冲紫光，光谱波长400nm，发光频率10-40Hz，光源光照均由相应的光电器件实现开关控制。

3.根据权利要求1所述的旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，其特征在于：所述的旋转叶片系统中4个周向间隔90°、厚0.5mm的透明叶片安装于透明玻璃罩及连接支撑上，且叶片及透明玻璃罩固连于连接支撑上，连接支撑通过其中部的轴承安装于旋转轴上，旋转轴的上端通过联轴器固定于步进电机的转轴上，该步进电机固定于开扇形支撑板的中部，连接支撑的底端与捕集入口相平，而叶片侧壁与系统支撑的距离为80-100mm，且叶片向内弯曲形成向心回旋风，由单片机控制系统控制步进电机的输出转速，用于获得正反转的向心回旋风卷带灾害昆虫、叶片旋转击打及抑制灾害昆虫飞逸所需的正反转速。

4.根据权利要求1所述的旋风击打风吹封止式夜间灾害昆虫捕集装置，其特征在于：所述的滑板设置于连接通道的上方，由不锈钢板拼焊成倒圆锥形状，与水平面的倾斜角α为45°-60°，承接于其下的连接通道由不锈钢板焊接密封，与其下方的集虫室相连接。