CN107047506A - 一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置，包括太阳能电池、太阳能电池支撑架、灯体吊杆、灯体和灯杆，还包括雷达探测器、雨控检测头和控制箱，控制箱通过控制箱支架安装在灯杆上并处于灯体的下方；雷达探测器安装在控制箱上方的一侧；雨控检测头安装在控制箱上方的另一侧；所有电力线、信号线、控制线通过灯杆内腔后再引入控制箱内。本发明将太阳能集中转化成特定的光波能量，诱杀特定环境下、特定时域的害虫。这不仅提高了太阳能的利用率而且屏蔽了其他不需要产生的光波频率，即做到了杀灭特定害虫又保护了生物的多样性和害虫的天敌，同时减少了光波的污染。

Description

一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置

技术领域

本发明属于植物害虫生物物理防治方法领域。涉及一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置。它能自动适应各种害虫的趋光频率特性、扑灯时间差异要求，尤其是能够从害虫的生物角度自动跟踪害虫的趋光高峰生物活动习性，自动在不同的时域合成不同频率的光波，集中能量专门有针对性的在不同的环境下诱杀目标害虫，保护昆虫的多样性，同时屏蔽害虫的天敌光波频率段，减少光波污染，保护益虫，提高太阳能利用率。

背景技术

目前，公知黑光灯的光谱在300－390nm之间，如CN201510457503.6，公开了一种黑光杀虫灯，以对田间的害虫进行辅助性的捕杀。在诱杀害虫的同时也诱杀了大量的益虫，发达国家在70年代就已停止使用，而我国还在大量使用。这种黑光灯能耗大、光效低、寿命短。双波灯在黑光灯的基础上进行改进，在一定程度上提高了杀虫效率是，但诱虫灯的光波频率仍是固定的不变的，不能根据害虫的趋光时域不同、趋光频率不同的要求动态的诱杀害虫；也不能自动的适应不同的使用环境集中能量有针对性的诱杀害虫，以保护生物的多样性和害虫的天敌。

近年来，频振式杀虫灯杀虫种类广，可诱杀多种蔬菜害虫，就是根据害虫成虫的趋向性，近距离用光，远距离用波，黄色光源，性信息等原理设计的，它的主要元件是频振灯管和高压电网，频振灯管能产生特定频率的光波，引诱害虫靠近，高压电网缠绕在灯管周围能将飞来的害虫杀死或击昏，以达到防治害虫的目的。如CN201320666197.3，涉及一种太阳能智能光谱频振杀虫灯，其解决了现有杀虫灯杀虫能力弱、当电网供电异常时无法使用的技术问题。但没有解决仿生的、自动频率合成产生不同频谱光波来诱杀目标害虫。

目前，国内研制的LED杀虫灯已经获得一定的应用。主要是LED杀虫灯光效高、寿命长，单色性好，可以有针对性诱杀害虫。如CN201410664332.X，针对不同季节不同种类的森林虫害的不同发育代、不同发育期，根据森林害虫趋光、趋色、趋性、趋波的特性，根据林地虫情发生种类、规律，危害时间，最佳扑杀时机，编制目标林地的防治工程程序输入单片机，实现太阳能杀虫灯光控、雨控智能化自动调控。程序能够根据森林害虫的活动时间开启杀虫灯，但由于杀虫灯的频率与光波段不能根据害虫变化而变化，不能仿生的进行频率合成生成不同频率的光波段，所以针对性不强。

CN201410330361.2，提供的多色频闪智能LED杀虫灯，在控制器的控制下可发出白、蓝、红、绿、黄等多种颜色，以满足对多种害虫的高效诱杀要求。该灯的程序不是按照昆虫的生物习性自动的开启相关频率的杀虫灯，当害虫目标发生变化时，需要人工在现场进行按键操作。每天24小时各种害虫的活动时间是不相同的，每当目标害虫出现并需要诱杀时就要到现场按不同的杀虫键，这给用户带来不便。同时按键是有限的，不能根据虫情的变化动态的杀灭害虫，相对于精准频段光波杀虫来说是粗放型的，没有解决在不同的生物信息时间合成不同频率的光波段诱杀目标害虫。

CN201510726572.2，包括步骤S1，输入杀虫时段；步骤S2，选择所述杀虫时段对应的杀虫灯的输出电压值；步骤S3，控制杀虫灯在所述杀虫时段与电源模块连接；步骤S4，控制杀虫灯输出与所述杀虫时段对应的输出电压值；步骤S5，在所述杀虫时段内，实时检测杀虫灯外特定范围的温度值和杀虫灯的重量；步骤S6，判断杀虫灯外特定范围的温度值是否超过预设温度值，若是，则控制杀虫灯与电源模块断开连接；若否，则执行步骤S7；步骤S7，判断杀虫灯的重量是否超过预设重量值，若是，则控制杀虫灯与电源模块断开连接；若否，则重新回到步骤S5。本发明能够提供可选的杀虫灯工作时间段以及可选的杀虫灯输出电压，增加用户体验。但其实际就是改变杀虫的光强。许多害虫对光强变化的趋光性反应并不是很强。没有从根本上解决仿生害虫频率合成可变光波有针对性诱杀目标害虫的要求。而按照仿生的要求来诱杀害虫，杀虫的时间是不定，所以光控和程序给应用带来的局限性。

综上所述，现有技术不具备自选、广谱的杀虫要求，也不能满足在不同环境下、不同时域情况下对不同害虫产生不同频率光波的要求，更不能满足在林业、农业、牧业、菜地、果园、南方与北方等不同工作场地的要求和对昆虫的测报与科学研究需求。现有的杀虫灯无法做到有针对性的杀虫又具有广普性和广泛的适应性，也就是说无法做到既要在特定的时域杀灭特定环境下的特定害虫又要保护生物的多样性，最大限度的保护益虫。由于LED单波性比较好，发光效率高，寿命长，这就为现代杀虫灯提供了一种理想的光源。不同昆虫的趋光性对应不同的特定光波频率，它们对不同光波的敏感度是不一样的。LED可变光谱光源是解决现有杀虫灯不足的新型环保生物多样性杀虫灯。

发明内容

为了克服现有的杀虫灯不能仿生、动态的有针对性的在不同环境下诱杀特定的害虫，保护生物的多样性，最大限度的保护益虫，提高太阳能利用率，减少光污染这一主题，本发明提供了一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置，包括太阳能电池、太阳能电池支撑架、灯体吊杆、灯体和灯杆，还包括雷达探测器、雨控检测头和控制箱，控制箱通过控制箱支架安装在灯杆上并处于灯体的下方；雷达探测器安装在控制箱上方的一侧；雨控检测头安装在控制箱上方的另一侧；所有电力线、信号线、控制线通过灯杆内腔后再引入控制箱内。

进一步，根据不同的环境和不同的害虫在300nm-700nm波长范围内选择配置5个LED灯组。

进一步，合成频率LED光波是由一组5个独立的8W单色LED灯组成，一组灯的合成频率波段数为30个。

进一步，所述的控制箱中包括PCB主控电路板、LED恒流源、太阳能管器、雨控与雷达信号输入接线排、蓄电池、设备电源开关、蓄电池的充放电开关和太阳能电源开关；主控板DC12V电源输入接电源开关的输出端，电源开关的输入端接太阳能管理器的负载端；控制板的DC12VPWM输出接线排端口与恒流源电源板的输入接线排的对应端口相连；恒流源的输出接线排与对应的5个LED灯相连；蓄电池开关的输入端接太阳能管理器的“蓄电池的+、-”接口；太阳能电源开关的输入端接太阳能板的输出端，太阳能开关的输出端接太阳能管理器的输入接口；雨控与雷达信号输入线分别接到雨控雷达信号输入接线排，信号引入线接对应的信号接线位。

进一步，控制箱控制部分为包括：

单片机，单片机选用AT89C52，包括用于程序的运行与管理、与外部设备的数据交换、数据的输入与输出、执行程序命令输出；AT89C52中P0端口为人机对话液晶显示外设数据端口；P1端口的P1.0-P1.2为时间芯片数据与控制端口；P1.3-P1.5为人机对话液晶显示控制端口；P1.6-P1.7为外部数据存储器接口；P2.0为DC12V输出控制接口；P2.1为PWM输出接口；P2.2-P2.6为灯具所需频率合成数据接口；P2.7为控制系统工作指示灯；P3.0为雨天检测数据输入接口；P3.1为人体、动物雷达检测数据输入接口；P3.2\P3.4\P3.5\P3.6\P3.7为人机对话键盘数据处理芯片接口；

控制系统时钟芯片，控制系统时钟芯片选用DS1302。包括用于产生系统标准时间；SCLA接CPU的P1.1,I\0接CPU的P1.2,RST接CPU的P1.0；第8脚接电池正极；第一脚接DC5V；第二脚与第三脚接32.786KHz晶振；第四脚接地；

数据存储芯片，数据存储芯片选用24C12，包括用于储存开关机时间、冬季和春季不开机时间、仿生数据、频率合成数据、控制命令；

人机对话键盘信息处理芯片，人机对话键盘信息处理芯片选用74LS21，包括用于人机对话数据输入、时间设置；

人机对话液晶显示屏，人机对话液晶显示屏选用LCD1602，包括用于人机对话的数据输入、输出和程序运行数据输出；

雨控检测芯片，雨控检测芯片选用NE555，包括用于检测下雨天气；当天气正在下雨时杀虫灯不工作，雨停过后杀虫灯继续工作；

人体与动物雷达检测数据处理芯片，人体与动物雷达检测数据处理芯片选用NE555，包括用于雷达检测人体与生畜在靠近杀虫灯8m以内断开杀虫高压电源，以保证人畜安全；

控制电路板三端稳压电源芯片，控制电路板三端稳压电源芯片选用7805，包括将DC12V转换成DC5V，为控制电路板提供稳定的直流5V电源；

光电隔离芯片，光电隔离芯片选用PC817，包括用于外部设备与CPU的强电隔离；

及

大功率外部设备驱动管2SC3320。

进一步，灯体包括灯体上罩、上下铝板安装支柱、上底板、下底板、LED灯、上底板安装座；上下铝板安装支柱连接上底板和下底板；高压网安装座安装在上底板和下底板上，将左右的高压网安装在左右的高压网安装座上；左右的高压网正极相连，左右的高压网负极相连；五个LED灯的灯头并列安装在上底板下方；8个上底板安装座与灯体上罩相连接。

进一步，LED灯包括灯头正电极、绝缘片、灯头金属负极、绝缘环、铝散热头和上安装铝板，

上安装铝板与下安装铝板之间中部设有LED铝支架，外围通过铝外环连接透明外罩；LED铝支架四个水平方向上呈“十”字架结构，形成四条LED灯条槽，每条灯槽设有LED铝基板，每条灯槽灌封有硅胶；三个LED灯珠成一字型焊接在基板上，在铝基板的背面均匀的上一层具有固化作用的导热硅脂，各铝基板之间的正极与正极相连、负极与负极相连；每个LED灯珠设有一个LED灯珠罩和透镜；将四条灯槽的LED铝基板上的正、负电极引线穿入LED铝支架内腔，正极与正极、负极与负极进行并联后引出单根正、负极引线和灯头正电极、灯头金属负极进行焊接。

进一步，灯体通过灯体吊杆吊在灯杆上，灯体吊杆呈“F”字架结构，包括管件、弯头、三通和紧固镙帽，上水平管件通过弯头与竖直管件连接，竖直管件和下水平管件分别与三通的上接头和水平接头连接，三通下接头与紧固镙帽连接，上、下水平管件与灯杆连接。

进一步，三通下接头通过紧固镙帽与灯体中的灯体上罩连接，各灯导线、高压DC12V电源输入线穿过三通下接头的外丝、紧固镙帽和三通内腔，再通过灯杆内腔后引入到控制箱内。

本发明杀虫灯在程序的控制下能够自动的根据不同的害虫在不同的趋光时间仿生的产生所需光波频率，将太阳能集中转化成特定的光波能量，诱杀特定环境下、特定时域的害虫。这不仅提高了太阳能的利用率而且屏蔽了其他不需要产生的光波频率，即做到了杀灭特定害虫又保护了生物的多样性和害虫的天敌，同时减少了光波的污染。该灯在植物多样性环境下具有杀虫的广域性、广谱性，即可用于虫情测报也非常适合对昆虫进行科学研究。

本发明的有益效果是；能根据害虫的生物习性，对具有正趋光性的害虫在程序的控制下产生特定频率的光谱有针对性的进行诱杀，屏蔽不需要的光谱，保护昆虫的生物多样性，保护天敌，减少光波污染，提高太阳能转换光能的利用率。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明灯体结构侧视示意图。

图3是本发明灯体结构主视示意图。

图4是本发明灯体高压网安装座结构示意图。

图5是本发明灯体高压网架结构示意图。

图6是LED灯结构示意图。

图7是图6的仰视结构示意图。

图8是本发明灯体吊杆结构示意图。

图9是本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一、杀虫灯杆结构：

太阳能电池1，太阳能电池支撑架2，灯体吊杆3，灯体4，灯杆5，雷达探测器6，雨控检测头7，控制箱8，控制箱支架9，灯杆底座10。

图1中的太阳能电池1装在太阳能电池支撑架2上，形成一个整体后，安装在灯杆顶部；灯体吊杆3安装在太阳能电池的下部，一侧与灯杆5连接；将灯体4安装在灯体吊杆3的另一侧的下方；控制箱支架9安装在灯杆5上并处于灯体4的下方；雷达探测器6安装在控制箱8上方的一侧；雨控检测头7安装在控制箱8上方的另一侧；所有电力线、信号线、控制线通过灯杆5内腔后再引入控制箱8内；灯杆底座10与灯杆5焊接。

在控制箱8中，将本发明控制电路主PCB板按原理图图9的要求装配好所有的电子原件后安装在控制箱的左上角，将LED恒流源安装在控制箱的右角，太阳能管器安装在控制箱的右下角，雨控与雷达信号输入接线排安装在控制箱的左下角，蓄电池放在控制箱的下方，设备电源开关、蓄电池的充放电开关、太阳能电源开关安装在下方。设备DC12V电源输入接电源开关的输出端，电源开关的输入端接太阳能管理器的负载端。控制板的DC12VPWM输出接线排端口与恒流源电源板的输入接线排的对应端口相连。恒流源的输出接线排与对应的5个LED灯相连。蓄电池开关的输入端接太阳能管理器的“蓄电池的+、-”接口。太阳能电源开关的输入端接太阳能板的输出端，太阳能开关的输出端接太阳能管理器的输入接口。雨控与雷达信号输入线分别接到专用的“雨控雷达信号输入接线排”，信号引入线接对应的信号接线位。

线路连接好后，打开太阳能电源开关，观察太阳能DC12V的输入与输出是否正常。打开蓄电池开关，观察蓄电池充放电是否正常。打开设备的电源开关，观察控制板是工作正常，如工作正常就可以对设备进行调试。

图2—5中：灯体上罩41，高压网安装座42，上下铝板安装支柱43，上底板44，高压网45，灯头46，下底板47，LED灯48，高压绝缘子49，高压网固定镙帽410，高压网连接轴411，上底板安装座412。

将灯体的上下铝板安装支柱43连接上底板44和下底板47。高压网安装座42安装在上底板44和下底板47上，将左右的高压网45安装在高压网安装座42上。用高压导线连接左右的高压网45正极，同样用高压导线连接左右的高压网45负极。把灯头46安装于上底板44。将8个上底板安装座412与灯体上罩41连接起来。把灯体上罩41与灯体吊杆图7中的6分管件31、外丝35、紧固镙帽34、6分管件31、三通33相连接。将各灯导线、高压DC12V电源输入线连接好穿过外丝35、紧固镙帽34、三通33内腔。

灯体高压网安装座图4主要是起到对灯体高压网图5的支撑和高压绝缘的作用。灯体高压网安装座图4有两个安装孔，外侧安装孔是高压平网的安装孔，内侧安装孔是高压曲网安装孔。安装高压网时，将高压平网水平两侧的安装轴插入高压网安装座图4的外侧孔内，然后用螺帽固定；安装高压曲网时，将曲网凸出部分朝向外侧并插入平网空格之间，平网与曲网凸出部分保持一个水平面，然后把曲网水平两侧的安装轴插入高压网安装座图4的内侧孔内，接着用螺帽预拧紧，此时可调节平网与曲网之间的空格距离，使每个空格之间的距离达到均匀一致。

图6—7中：在LED灯中，灯头正电极481，绝缘片482，灯头金属负极483，绝缘环484，铝散热头485，上安装铝板486，铝外环487，透明外罩488，LED灯珠罩和透镜489，LED铝支架4810，下安装铝板4811，LED铝基板4812。

将三个LED灯珠成一字型焊接在LED基板4812上，然后将LED铝基板4812的背面均匀的上一层具有固化作用的导热硅脂并贴放在“十”字型灯条槽内，稍等干固后再重复上述步骤安装其它三个灯槽的LED灯珠4814与LED铝基板4812，待四个灯槽的LED铝基板粘贴完全固化后用0.5细导线分别对LED铝基板4812上正负电极点焊接电源引线。接下来给每一个LED灯珠安装LED灯珠罩和透镜489，然后给“十”字型的4条灯槽灌封1.5mm厚的硅胶固化防潮，提高灯的机械性能、电气性能、整体性能。上述工艺结束后把LED铝支架4810与上安装铝板486用Φ3镙丝进行连接，再与铝散热头485用Φ3镙丝进行连接形成一个整体。将四个灯槽的LED铝基板正、负电极引线穿出铝散热头485，正极与正极、负极与负极进行并联后引出单根正负极引线和灯头正电极481、灯头金属负极483进行焊接。将绝缘环484与铝散热头485连接、灯头金属负极483与绝缘环484连接。将透明外罩488放进铝外环487内，图8中的下安装铝板4811与LED铝支架4810用Φ3镙丝连接起来。

在图8中，把6分的紧固镙帽34与6分的管件31外丝连接并拧紧靠。6分的三通33与6分的管件31外丝连接并拧紧。4号管件314和5号6分的管件315分别与6分的三通33连接并拧紧。4号6分的管件314与6分的活接进行连接。5号6分管件315与6分的弯头32进行连接并拧紧。2号6分的管件312与6分的弯头32进行连接。2号6分的管件312与6分的活接进行连接。

把1号、3号6分的管件311、313分别与电杆上的6分的管件312、314内丝直通相连，其另一端分别与6分的活接相连并拧紧。

二、系统设置和控制部分：

在微型计算机的程序控制下运算害虫的生物趋光敏感频率和活动习性，将太阳能转换成对应的合成频率LED光波来仿生、动态的杀灭害虫；

仿生程序就是将害虫的趋光特性与趋光时域进行归类整理转变成程序，然后生成对应的诱杀害虫合成频率光波信号输出；中央处理器CPU通过外部执行设备将合成频率信号进行放大与控制转换成大功率的LED合成频率光波段输出；

程序运行后，通过人机对话键盘设备来输入、设置已经归类的要诱杀害虫的合成频率与时域，这些设置将通过人机对话的LCD液晶显示设备显示出来；

程序运行后将显示程序运行情况，每一组灯具有5个独立的8W单色LED灯，可单色频运行、合成频率色频运行。

合成频率波段数为30个，具体说明如下：

n；代表一组灯的个数。为便于理解，本研究暂以5个灯为例进行说明。

Y1:代表单色频合成时可产生的合成频率波段个数。

Y2：代表二色频合成时可产生的合成频率波段数。

Y3；代表三色频合成时可产生的合成频率波段数。

Y4；代表四色频合成时可产生的合成频率波段数。

X1＝n-3；X2＝n-2；X3＝n-1；X4＝n-4；X5＝n-0；X6＝n-5。X1：亮灯数；X2为X1反数；

X3：亮灯数；X4为X3反数；

单色频可产生单频波段数Y1＝n＝5。

双色频合成频率波段数：Y2＝[X1n-2+(X2-1)]＝[(5-3)5-2+(5-2-1)]＝10。

三色频合成频率波段数：Y3＝[X2n-3+(X1-1)]＝[(5-2)5-3+(5-3-1)]＝10。

四色频合成频率波段数：Y4＝[X3n-4+(X4-1)]＝[(5-1)5-4+(5-4-1)]＝4。

五色频合成频率波段数：Y5＝X5n-5＝1

合成频率波段的总个数＝∑Y1+Y2+Y3+Y4+Y5＝5+10+10+4+1＝30。

根据不同的环境和不同的害虫在300nm-700nm范围内来配置5个LED灯组，可实现杀虫的广谱性与广域性。每更换一个灯组就可产生新的30个合成频率的光波段。

开发程序如下：

步骤一：程序初使化，即完成变量的初使化配置和程序初使化函数的调用。

步骤二：程序开始运行后，首先判断当前的季节月份，如是4月份则设备自动开始进入杀虫季节。如时间进入到12月份可以认为杀虫工作基本结束，设备停止工作，自动关闭设备。到来年4月份设备又自动进入正常的杀虫季节的工作时间。当然工作时间可以根据需要进行设置。

步骤三：当程序判断杀虫灯进入到正常的杀虫工作时间，接着是判断是否到了预先设置的开机时间，如到了就开始进入一步工作，如果没有到程序就返回。

步骤四：程序判断是中断服务程序还是正常运转杀虫程序。如果是中断服务程序则程序进入人机对话设置程序。中断服务程序分为系统时间设置和仿生数据输入与数据库建立中断服务程序。如是时间中断服务程序则分别通过人机对话进行年、月、日、时、分、秒的设置与保存；如是仿生数据输入与数据库建立中断服务程序则通过人机对话来设置每天的开关机时间、建立害虫的数据库或修改数据库并并显示。按确认键程序返回从新进入功能判断。

步骤五：当程序进入正常的杀虫灯工作时间，程序自动读取雨控、雷达探测的返回信号，如果天气下雨或有人畜在杀虫灯周边6-8米范围内活动则杀虫灯立即停止工作。当天气不下雨或杀灯周边没有人畜活动则杀虫灯开始工作。

步骤六：当杀虫灯程序判断无雨或周边无人畜活动则调用仿生频率合成可变光波段程序，连续自动跟踪不同种类、不同科目的害虫并通过程序控制来输出相应害虫敏感的趋光频率的光波段信号，这种信号通过功率放大控制灯具的工作。每个灯具都由恒流源提供稳定的工作电源，确保灯具长期稳定、可靠的工作。这种控制不仅包含频率合成而且还具有PWM调制。该程序可集中能源和光波段诱杀目标害虫，提高能源的利用率，减少光波的污染，同时最大限度的保护益虫，保护生物的多样性。

太阳能智能仿生频率合成可变光谱频闪式LED杀虫灯主要有以下几个部分组成；

(一)、以CPU单片机为核心的控制部分：

1、电路原理如图9中，CPU单片机选用AT89C52。主要用于程序的运行与管理、与外部设备的数据交换、数据的输入与输出、执行程序命令输出。P0端口为人机对话液晶显示外设数据端口；P1端口的P1.0-P1.2O为时间芯片数据与控制端口；P1.3-P1.5为人机对话液晶显示控制端口；P1.6-P1.7为外部数据存储器接口；P2.0为DC12V输出控制接口；P2.1为PWM输出接口；P2.2-P2.6灯具所需频率合成数据接口；P2.7为控制系统工作指示灯。P3.0为雨天检测数据输入接口；P3.1为人体、动物雷达检测数据输入接口；P3.2\P3.4\P3.5\P3.6\P3.7为人机对话键盘数据处理芯片接口；以CPU为核心通过外设完成系统时间设置、运行、系统时间的应用，完成数据库的建立与修订，完成雨控、动物的检测，完成对外设的控制，完成对害虫的自动追踪，完成仿生频率合成可变光波的产生，完成与外设之间的各种数据交换。

2、控制系统时钟芯片DS1302。主要用于产生系统标准时间。该芯片SCLA引脚接CPU的P1.1，以获得串行脉冲；I\0引脚接CPU的P1.2,以I2C的工作方式完成数据交换；RST引脚接CPU的P1.0，在CPU控制下完成芯片的复位；芯片的第8引脚接电池正极，在设备断电时保持时钟芯片的系统时间正常运行；芯片的第一引脚接DC5V，给芯片提供稳定的工作电源；芯片的第二引脚与第三引脚接32.786KHz晶振，为时间芯片提供标准的振荡频率；第四引脚接地。

3、数据存储芯片24C12。主要用于储存开关机时间、判别冬季和春季不开机时间、仿生数据、频率合成数据、控制命令。芯片的1到4引脚接地，第5引脚SDA接CPU的P1.7，以I2C的工作方式完成串行数据通讯；芯片第6引脚SCL接CPU的P1.6,获取串行脉冲；第7引脚接地；第8引脚接DC5V工作电源。该芯片的主要功能就是作为系统数据库使用。

4、人机对话键盘信息处理芯片74LS21。主要用于人机对话数据输入、时间设置等。该芯片的第1引脚接CPU的P3.4,第2引脚接CPU的P3.5,第4引脚接CPU的P3.4,第5引脚接CPU的P3.6,第6引脚接CPU的P3.2,第7引脚接地,第14引脚DC5V工作电源,其余引脚空置。无论按动外部键盘设备任何一个按键，程序首先会判断什么功能键被按动，然后执行相应的中断服务程序。K1为功能设置按键，与CPU的P3.4相连；K2为增量键,与CPU的P3.5相连；K3为减量键,与CPU的P3.6相连；K4为确认键,与CPU的P3.7相连；K5为CPU的系统复位键,与CPU的第9引脚RST相连。

5、人机对话液晶显示屏LCD1602。主要用于人机对话数据输出和程序运行数据输出。第1脚VSS接地；第2引脚接开关K，通过K接DC5V工作电源；第3脚接电阻R31，通过调整R31阻值的大小来改变显示屏的亮度；第4引脚RS接CPU的P1.3,第5引脚接RW接CPU的P1.4,第6引脚接CPU的P1.5,第7-14并行数据引脚接CPU的P0端口,第15引脚BLA背光电源正极接DC5V,第16引脚BLK背光电源负极接地。

6、雨控检测芯片NE555。主要用于检测下雨天气。当天气正在下雨时杀虫灯不工作，雨停过后杀虫灯继续工作。第1引脚接地，第2引脚与第6引脚相连后与电位器的THR1端点相连，第3引脚与电阻R6的一端相连，第4、第8引脚接DC5V工作电源，第7引脚空置。通过2、6引脚的变化引起芯片输出端第3脚的电平翻转。

7、人体与动物雷达检测数据处理芯片NE555。主要用于雷达检测人体与生畜在靠近杀虫灯8M以内断开杀虫高压电源，以保证人畜安全。第1引脚接地，第2引脚与第6引脚相连后与电位器的R7、电阻R87端点相连，第3引脚与电阻R9的一端相连，第4、第8引脚接DC5V工作电源，第7引脚空置。通过2、6引脚的变化引起芯片输出端第3脚的电平翻转。

8、控制电路板三端稳压电源芯片7805。主要是将DC12V转换成DC5V，为控制电路板提供稳定的直流5V电源。Q1(2N555)和Q2(2SC3320)为控制高压电源DC12V输出(外部设备电源)，Q3(2N555)和Q4(2SC3320)为控制第一盏灯电源，Q5(2N555)和Q6(2SC3320)为控制第二盏灯电源，Q7(2N555)和Q8(2SC3320)为控制第三盏灯电源，Q9(2N555)和Q10(2SC3320)为控制第四盏灯电源，Q11(2N555)和Q12(2SC3320)为控制第五盏灯电源。

9、光电隔离芯片PC817。主要用于外部设备与CPU控制命令输出的强电隔离。其中：U6的第1脚接R14一端，电阻R14另一映接VCC，U6的第2脚接CPU的P2.0,U6的第3脚接R15,U6第4脚接Q1(2N555)的基极,通过U6的光电耦合控制外部高压电源的输出；U7的第1脚接R16一端，电阻R16另一端接VCC，U6的第2脚接CPU的P2.1,U7的第3脚接R17,U7第4脚接Q3(2N555)的基极,通过U7的光电耦合控制外部PWM输出；U8的第1脚接R18一端，电阻R18另一端接VCC，U8的第2脚接CPU的P2.2,U8的第3脚接R18,U8第4脚接Q5(2N555)的基极,通过U8的光电耦合控制第1盏LED灯的恒流源输入；U9的第1脚接R20一端，电阻R20另一端接VCC，U9的第2脚接CPU的P2.3,U9的第3脚接R21,U9第4脚接Q7(2N555)的基极,通过U9的光电耦合控制第2盏LED灯的恒流源输入；U10的第1脚接R22一端，电阻R22的另一端接VCC，U10的第2脚接CPU的P2.4,U10的第3脚接R23,U10的第4脚接Q9(2N555)的基极,通过U10的光电耦合控制第3盏LED灯的恒流源输入；U11的第1脚接R24一端，电阻R24的另一端接VCC，U11的第2脚接CPU的P2.5,U11的第3脚接R25,U11第4脚接Q11(2N555)的基极,通过U11的光电耦合控制第4盏LED灯的恒流源输入；U12的第1脚接R26一端，电阻R26的另一端接VCC，U12的第2脚接CPU的P2.6,U12的第3脚接R27,U121第4脚接Q13(2N555)的基极,通过U12的光电耦合控制第5盏LED灯的恒流源输入；

10、大功率外部设备驱动管2SC3320。Q2控制高压网DC12V电源输入；Q4控制PWM输出；Q6控制第1盏灯恒流源输入；Q8控制第2盏灯恒流源输入；Q10控制第3盏灯恒流源输入；Q12控制第4盏灯恒流源输入；Q14控制第5盏灯恒流源输入。

(二)、太阳能供电部分

1、太阳能电池：采用90W单晶硅太阳能电池。

2、太阳能管理器：将太阳能向配置的12V铅酸直流电池充电，能根据温度的变化进行充电补偿，实现智能充放电；同时向负载提供标准的DC12V工作电源。

3、蓄电池：采用直流80AH的铅酸太阳能免维护电池。

对太阳能电池、蓄电池容量的设计与估算如下：

设同时亮灯平均数为3盏，无太阳时设备持续工作的天数为D＝3天，每天的工作时间为8小时，电池放电深度为80％。综合考虑太阳能电池向蓄电池充电效率为60％。我国多数地区日照平均有效小时数为3.5-5小时。根据上述设计条件，设计估算如下：

①单灯功率P1＝8W；

②总负载功率PL＝P1×3＝24W；

③每天消耗的功率PD＝P总×8＝192W；

④蓄电池容量P估算：P×12×80％＝PL×D P＝PL×D/12×0.8＝24×3/9.6＝80AH；

⑸太阳能电池容量PV估算:PV×3.5×60％>PD PV>PD/3.5×0.6PV>192/2.1PV>90.14W；

取太阳能电池板功率为90W。

(三)、LED灯体

整个LED灯体是由灯架、5个LED灯与恒流驱动电源、高压网、高压电源四个部分组成。

1、LED灯恒流驱动电源：每个LED灯具都配置一个LED恒流驱动电源模块。输入电压DC9-12V，输出电压9-10.8V，800mA恒流输出，为LED灯具提供稳定的工作电源，延长LED的工作寿命。

2、LED灯：每一组LED杀虫灯可同时配置5盏不同频率光波段的LED灯，每盏灯的功率为8W。杀虫灯工作时总功率是动态可变的。可提供300nm-700nm各波段的单色LED灯。

3、杀虫灯高压电源：杀虫高压电为DC3000V，工作电流为60mA。高压电加载到灯两侧的高压网上。当害虫触极到高压网时而被杀灭。

4、灯架由灯体上罩、电气槽、高压金属网、上下侣板安装支柱、上下底板组成。

(四)、电气控制箱电气配置

本发明主控PCB电路板，LED恒流源5个，太阳能输入开关、太阳能管理器12V输出开关、蓄电池通断开关，雨控、雷达检测信号输入接线排，蓄电池，防雷压敏电阻，防雷接地桩。

设备的初使设置：

1、设备系统的标准时间：设置功能键进入时间设置，光标在年位置闪动，按动+、-按钮使年份符合当前的要求；按动功能键进行月的设置，按动+、-按钮使月值符合当前的要求；按动功能键进行日的设置，按动+、-按钮使日值符合当前的要求；按动功能键进行时的设置，按动+、-键使时值符合当前的要求；按动功能键进行分的设置，按动+、-键使分值符合当前的要求；按动功能键进行秒的设置，按动+、-键使秒值符合当前的要求。

2、设置开机时间与关机时间：按功能键进入开机时间设置，光标在开机时间设置位置闪乐，按动+、-按钮确定所需要的开机时间；按动功能键进入关机时间设置，光标在关机设置位置闪乐，按动+、-键选择需要的关机时间；

3、设置与害虫相关的生物学仿生数据；根据当地的害虫分布情况，可将要诱杀的害虫分为五组，每组可根据害虫的生物学特征确定其上灯的高峰时间和对应的频率合成光谱，设置5个运行时间段。按动功能按钮进入生物学与频率合成及运行时间设置位置，通过键盘一组一组的设置，当光标在什么位置闪乐时就进行相应的设置。由于设备应用的环境不同、场地不同、植物学不同、诱杀害虫的目标不同、所输入的生物学仿生数据就会不同。在使用前用户应获得当前的使用场地和环境的害虫生物学数据。如没有生物学仿生数据也可设置成测试的合成频率光谱和运行时间。如将设备用于昆虫的科学调查与虫情测报工作，则可设置各种合成频率与运行时间，然后将收集的昆虫进行数据分析并得出当地环境下生物学数据，这些生物数据将可用于指导实际应用。通过设置，使设备具备了有针对性的诱杀害虫的能力，使太阳能的效率大大提高，不仅节能、环保上了一个新台阶，而且最大限度保护了益虫，对于保持生物的多样性起到了积极的作用，也为昆虫学的研究提供了一种动态的先进设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种智能仿生频率合成可变光谱频闪杀虫灯装置，包括太阳能电池(1)、太阳能电池支撑架(2)、灯体吊杆(3)、灯体(4)和灯杆(5)，其特征在于，还包括雷达探测器(6)、雨控检测头(7)和控制箱(8)，控制箱(8)通过控制箱支架(9)安装在灯杆(5)上并处于灯体(4)的下方；雷达探测器(6)安装在控制箱(8)上方的一侧；雨控检测头(7)安装在控制箱(8)上方的另一侧；所有电力线、信号线、控制线通过灯杆(5)内腔后再引入控制箱(8)内。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，根据不同的环境和不同的害虫在300nm-700nm波长范围内选择配置5个LED灯组。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，合成频率LED光波是由一组5个独立的8W单色LED灯组成，一组灯的合成频率波段数为30个。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述的控制箱(8)中包括PCB主控电路板、LED恒流源、太阳能管器、雨控与雷达信号输入接线排、蓄电池、设备电源开关、蓄电池的充放电开关和太阳能电源开关；主控板DC12V电源输入接电源开关的输出端，电源开关的输入端接太阳能管理器的负载端；控制板的DC12VPWM输出接线排端口与恒流源电源板的输入接线排的对应端口相连；恒流源的输出接线排与对应的5个LED灯相连；蓄电池开关的输入端接太阳能管理器的“蓄电池的+、-”接口；太阳能电源开关的输入端接太阳能板的输出端，太阳能开关的输出端接太阳能管理器的输入接口；雨控与雷达信号输入线分别接到雨控雷达信号输入接线排，信号引入线接对应的信号接线位。

5.根据权利要求4所述装置，其特征在于，控制箱(8)控制部分为包括：

单片机，单片机选用AT89C52，包括用于程序的运行与管理、与外部设备的数据交换、数据的输入与输出、执行程序命令输出；AT89C52中P0端口为人机对话液晶显示外设数据端口；P1端口的P1.0-P1.2为时间芯片数据与控制端口；P1.3-P1.5为人机对话液晶显示控制端口；P1.6-P1.7为外部数据存储器接口；P2.0为DC12V输出控制接口；P2.1为PWM输出接口；P2.2-P2.6为灯具所需频率合成数据接口；P2.7为控制系统工作指示灯；P3.0为雨天检测数据输入接口；P3.1为人体、动物雷达检测数据输入接口；P3.2\P3.4\P3.5\P3.6\P3.7为人机对话键盘数据处理芯片接口；

控制系统时钟芯片，控制系统时钟芯片选用DS1302。包括用于产生系统标准时间；SCLA接CPU的P1.1,I\0接CPU的P1.2,RST接CPU的P1.0；第8脚接电池正极；第一脚接DC5V；第二脚与第三脚接32.786KHz晶振；第四脚接地；

数据存储芯片，数据存储芯片选用24C12，包括用于储存开关机时间、冬季和春季不开机时间、仿生数据、频率合成数据、控制命令；

人机对话键盘信息处理芯片，人机对话键盘信息处理芯片选用74LS21，包括用于人机对话数据输入、时间设置；

人机对话液晶显示屏，人机对话液晶显示屏选用LCD1602，包括用于人机对话的数据输入、输出和程序运行数据输出；

雨控检测芯片，雨控检测芯片选用NE555，包括用于检测下雨天气；当天气正在下雨时杀虫灯不工作，雨停过后杀虫灯继续工作；

人体与动物雷达检测数据处理芯片，人体与动物雷达检测数据处理芯片选用NE555，包括用于雷达检测人体与生畜在靠近杀虫灯8m以内断开杀虫高压电源，以保证人畜安全；

控制电路板三端稳压电源芯片，控制电路板三端稳压电源芯片选用7805，包括将DC12V转换成DC5V，为控制电路板提供稳定的直流5V电源；

光电隔离芯片，光电隔离芯片选用PC817，包括用于外部设备与CPU的强电隔离；

及

大功率外部设备驱动管2SC3320。

6.根据权利要求1所述装置，其特征在于，灯体(4)包括灯体上罩(41)、上下铝板安装支柱(43)、上底板(44)、下底板(47)、LED灯(48)、上底板安装座(412)；上下铝板安装支柱(43)连接上底板(44)和下底板(47)；高压网安装座(42)安装在上底板(44)和下底板(47)上，将左右的高压网(45)安装在左右的高压网安装座(42)上；左右的高压网(45)正极相连，左右的高压网(45)负极相连；五个LED灯(48)的灯头(46)并列安装在上底板(44)下方；8个上底板安装座(412)与灯体上罩(41)相连接。

7.根据权利要求6所述装置，其特征在于，LED灯(48)包括灯头正电极(481)、绝缘片(482)、灯头金属负极(483)、绝缘环(484)、铝散热头(485)和上安装铝板(486)，

上安装铝板(486)与下安装铝板(4811)之间中部设有LED铝支架(4810)，外围通过铝外环(487)连接透明外罩(488)；LED铝支架(4810)四个水平方向上呈“十”字架结构，形成四条LED灯条槽，每条灯槽设有LED铝基板(4812)，每条灯槽灌封有硅胶；三个LED灯珠成一字型焊接在基板上，在铝基板(4812)的背面均匀的上一层具有固化作用的导热硅脂，各铝基板(4812)之间的正极与正极相连、负极与负极相连；每个LED灯珠设有一个LED灯珠罩和透镜(489)；将四条灯槽的LED铝基板上的正、负电极引线穿入LED铝支架(4810)内腔，正极与正极、负极与负极进行并联后引出单根正、负极引线和灯头正电极(481)、灯头金属负极(483)进行焊接。

8.根据权利要求1所述装置，其特征在于，灯体(4)通过灯体吊杆(3)吊在灯杆(5)上，灯体吊杆(3)呈“F”字架结构，包括管件(31)、弯头(32)、三通(33)和紧固镙帽(34)，上水平管件通过弯头(32)与竖直管件连接，竖直管件和下水平管件分别与三通(33)的上接头和水平接头连接，三通(33)下接头与紧固镙帽(34)连接，上、下水平管件与灯杆(5)连接。

9.根据权利要求8所述装置，其特征在于，三通(33)下接头通过紧固镙帽(34)与灯体(4)中的灯体上罩(41)连接，各灯导线、高压DC12V电源输入线穿过三通(33)下接头的外丝(35)、紧固镙帽(34)和三通(33)内腔，再通过灯杆(5)内腔后引入到控制箱(8)内。