CN107747963A - 白蚁诱饵站自动监测报警系统 - Google Patents

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谢在鹏
林泓宇
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    • G—PHYSICS
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开了一种白蚁诱饵站自动监测报警系统，包括药饵容器、药饵温度湿度传感器、数字采样与信号处理模块、无线通信发送模块、数据传输导线、称重传感器，药饵温度湿度传感器、数字采样与信号处理模块与无线通信发送模块上下依次嵌入在药饵容器顶部密闭空间内，称重传感器位于药饵容器底部圆锥形腔内。本发明能够自动监测药饵站的状态，通过算法计算药饵的消耗量，省去了传统白蚁诱饵站对人为检查的周期性要求，实时监测报警，节约了大量的人力物力。

Description

白蚁诱饵站自动监测报警系统
技术领域
本发明涉及白蚁监测报警系统，尤其涉及白蚁诱饵站自动监测报警系统。
背景技术
白蚁是一种常见的害虫，其对建筑物、铁路系统的枕木，江河湖坝、甚至埋地的塑料电缆造成较大的危害。由于白蚁在我国的广泛分布，白蚁控制日益成为一个重要的待解决问题。传统的白蚁防治技术通常使用一种化学诱饵法，将白蚁喜爱食用的诱饵放置到密集的埋在建筑物周围的草地中的诱饵站中，白蚁取食诱饵后将有毒食物带回蚁巢进而造成种群的死亡，此装置具有灭治与预防监测的双重功能。然而根据白蚁种群的大小和密集程度，诱饵的消耗往往是不可预测的，需要人为定期检查诱饵的消耗来填补被消耗的诱饵，甚至需要频繁的检查以防止进一步的白蚁破坏。
现有的白蚁防治监测方法存在以下缺点：(1)其对于人为检查的周期性有要求，对于面积较大的范围，由于诱饵站的数量较多，因此人力操作的成本往往较高；(2)由于白蚁的活动路线无法预测，使得每一个诱饵站的消耗程度不一，因此造成很多时候，某些诱饵站内的药饵已经用完，而其他的诱饵站的消耗却很少；因而需要在重新添加药饵时将所有的诱饵站都检查一遍，以上方法耗时费力，给白蚁防治带来一定的难度。
虽然目前已有一些通过自动监测的方式设计的白蚁监测系统，但是此类白蚁监测系统需要使用特别定制的啃食棒或饵料棒，或者采用复杂的激光电路模块，其体积大、成本高、设计复杂、而且需要外接电源供电。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种白蚁诱饵站自动监测报警系统，该系统采用嵌入式系统与无线互联网技术，功耗低、体积小、电路设计简单、监测实时迅速。
技术方案：本发明包括药饵容器，包括药饵容器、药饵温度湿度传感器、数字采样与信号处理模块、无线通信发送模块、数据传输导线、称重传感器，其中药饵温度湿度传感器、数字采样与信号处理模块与无线通信发送模块上下依次嵌入在药饵容器顶部密闭空间内，数据传输导线位于药饵容器的侧面，称重传感器位于药饵容器底部圆锥形腔内，另外还有一个位于药饵容器顶部以便监测药饵容器并令其保持水平状态的水平仪。
系统还包括监测数据管理服务器和手机客户端；药饵容器外壳涂抹有隔水材料；药饵温度湿度传感器温度工作范围为-40℃到50℃，湿度工作范围为0到50℃。
采用白蚁诱饵站自动监测报警系统的算法的具体步骤为：
(1)系统采样计时器读数，若达到预设时间则启动本算法，否则重复步骤(1)；
(2)读取电池电量，若小于20％，则启动报警程序向服务器端发送当前电量值；
(3)读入本次采集到的称重值W、湿度值H和温度值T；
(4)根据以下公式生成药饵日均减量值ΔM
ΔM＝W-H·V(W,T)
其中，V(W,T)是一个与W和T有关的函数，通过输入的W和T的值检索查寻表(Look-upTable)可以获得。
(5)从数据闪存中读取累计药饵减量值Ms；
(6)将步骤(4)中计算得的ΔM与数据闪存中所存储的Ms按以下计算公式相加，并更新数据闪存中所存储的Ms的值
Ms＝Ms+ΔM
(7)将步骤(6)中计算得的Ms与数据闪存中预设的阈值M_threshold比较，若大于M_threshold，则启动报警程序向服务器端发送Ms值和设备ID，然后返回步骤(1)。
有益效果：(1)与现有技术相比，本发明自动监测药饵站的状态，通过算法计算药饵的消耗量，并在药饵消耗量超过设定阈值时通过无线通知房屋主人或者害虫管理部门，以提醒检查白蚁侵入的情况，并提醒用户及时更换新的药饵。本发明省去了传统白蚁诱饵站对人为检查的周期性要求，尤其是对密集分布的建筑和小区内的白蚁诱饵站的管理做到自动通知，实时监测报警，节约了大量的人力物力。(2)本发明与现有的药饵兼容无需定制含有特殊材料的饵料棒；电路模块部分采用低功耗的嵌入式设计，主要通过监测药饵重量测量值和湿度测量值并通过本发明提出的算法计算出药饵被白蚁消耗的相对改变值，该改变值的累积值可以定期发给监测服务器；当系统的电池电力不足时，本系统亦可通知用户更换电源，而不需要逐一检查系统情况。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是控制流程框图；
图3是系统算法框图。
具体实施方式
如图1所示，系统包括3伏电池、药饵容器1、位于药饵容器1顶部盖子上的水平仪2、药饵温度湿度传感器3、数字采样与信号处理模块4、无线通信发送模块5、数据传输导线6、温度湿度传感器探测针9、称重传感器7以及药饵8，其中药饵温度湿度传感器3、数字采样与信号处理模块4与无线通信发送模块5上下依次嵌入在药饵容器1顶部可防渗水的密闭空间内，并通过数据传输线与称重传感器相连；药饵8放置于药饵容器1中部腔内；温度湿度传感器探测针9探测药饵温度和湿度；称重传感器7位于药饵容器1底部圆锥形腔内；水平仪2可以监测药饵容器1保持水平；药饵容器1中部为一个具有多个条状栅格的圆柱形容器，在栅格表面可密闭的凹槽内安装数据传输导线6；其中在药饵容器1底部包含一个倒圆锥形的放置称重传感器7的腔，该称重传感器7可以实时测量药饵的重量。
系统还包括相应的数据管理服务器和手机客户端，药饵容器1外壳涂抹有隔水材料；药饵温度湿度传感器3温度工作范围为-40℃到50℃，湿度工作范围为0到50℃。
如图2所示，在本系统中，药饵温度湿度传感器3可以实时测量药饵的温度和湿度变化；传感器腔底部的称重传感器7可以实时测量药饵的重量；数字采样与信号处理模块4首先将采样到的药饵湿度值和药饵的重量值进行数字化，然后对信号执行数字信号处理算法，并最终生成一个累计药饵减量值；报警程序将该系统的编号通过无线发送模块发送到房屋主人或者害虫管理部门设置的目标服务器，而目标服务器再推送消息给具体的相关人员手机客户端或者电子邮件。如果当前计算所得的累计药饵减量值小于预设的阈值，则不报警而仅将该值写入待发送寄存器，等到计时器倒计时为0时将该数值和设备ID传到无线发送模块发送给目标服务器。同时本系统亦实时监测电池电源的电量，当剩余电量低于20％时，报警程序亦通过无线发送模块将该系统的剩余电量和设备ID发送消息到房屋主人或者害虫管理部门设置的目标服务器。
本发明中数字采样与信号处理模块4与无线通信发送模块5集成在一个电路板上，电路板尺寸控制在长25mm、宽20mm、高1mm，包含板载低功耗中央处理器、数据闪存、通用总线接口以及基于NB-IoT技术标准的无线发射模块。称重传感器7采用电容式称重传感器，具有传感灵敏度高、抗干扰能力强和性能稳定等优点；药饵温度湿度传感器3采用电容式湿度温度传感器，其温度工作范围为-40℃到50℃，湿度工作范围为0℃到50℃，整个系统的工作频率为每隔一段时间(通常设置为6小时)测量一次。
如图3所示，传感器读数被采样数字化以后，读入数字信号处理模块，在信号处理模块中运行信号处理算法，其算法的步骤为：
(1)系统采样计时器读数，若达到预设时间则启动本算法，否则重复步骤(1)；
(2)读取电池电量，若小于20％，则启动报警程序向服务器端发送当前电量值和设备ID；
(3)读入本次采集到的称重值W、湿度值H和温度值T；
(4)根据以下公式生成药饵日均减量值ΔM
ΔM＝W-H·V(W,T)
其中，V(W,T)是一个与W和T有关的函数，通过输入的W和T的值检索查寻表(Look-upTable)可以获得。
(5)从数据闪存中读取累计药饵减量值Ms；
(6)将步骤(4)中计算得的ΔM与数据闪存中所存储的Ms按以下计算公式相加，并更新数据闪存中所存储的Ms的值
Ms＝Ms+ΔM
(7)将步骤(6)中计算得的Ms与数据闪存中预设的阈值M_threshold比较，若大于M_threshold，则启动报警程序向服务器端发送Ms值和设备ID，然后返回步骤(1)。
本系统具体安装步骤为：
(1)首先将系统安装在地下，要求水平仪的x与y角度均为0度；
(2)安装完成以后，用户在药饵站中载入药饵后，按下开始按钮五秒，系统开始自动记录初始药饵重量和药饵湿度值；
本系统的工作流程为：
(1)系统中的数字采样与信号处理模块4从称重传感器7、药饵温度湿度传感器3中每12小时采样一次数据；
(2)检测电池剩余电量的百分比，如果小于20％，则启动报警程序；
(3)对采集到的称重值W和湿度值H执行数字信号处理算法，并生成药饵日均减量值ΔM；
(4)将计算得的ΔM与数据闪存中所存储的Ms按计算公式Ms＝Ms+ΔM相加，并更新数据闪存中所存储的Ms的值；
(5)将计算得的Ms与数据闪存中预设的阈值M_threshold比较，若大于M_threshold，则启动报警程序向服务器端发送Ms值和设备ID；
(6)目标服务器再推送消息给具体的相关人员手机应用或者电子邮件。

Claims (6)

1.一种白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：包括药饵容器(1)、药饵温度湿度传感器(3)、数字采样与信号处理模块(4)、无线通信发送模块(5)、数据传输导线(6)、称重传感器(7)，所述药饵温度湿度传感器(3)、数字采样与信号处理模块(4)与无线通信发送模块(5)上下依次嵌入在药饵容器(1)顶部密闭空间内，所述称重传感器(7)位于药饵容器(1)底部圆锥形腔内。
2.根据权利要求1所述的白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：还包括位于药饵容器(1)顶部以便监测药饵容器并令其保持水平状态的水平仪(2)。
3.根据权利要求1所述的白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：还包括监测数据管理服务器和手机客户端。
4.根据权利要求1所述的白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：所述药饵容器(1)外壳涂抹有隔水材料。
5.根据权利要求1所述的白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：所述药饵温度湿度传感器(3)温度工作范围为-40℃到50℃，湿度工作范围为0到50℃。
6.根据权利要求1所述的白蚁诱饵站自动监测报警系统，其特征在于：系统算法具体步骤为：
(1)系统采样计时器读数，若达到预设时间则启动本算法，否则重复步骤(1)；
(2)读取电池电量，若小于20％，则启动报警程序向服务器端发送当前电量值和设备ID；
(3)读入本次采集到的称重值W、湿度值H和温度值T；
(4)根据以下公式生成药饵日均减量值ΔM
ΔM＝W-H·V(W,T)
其中，V(W,T)是一个与W和T有关的函数，通过输入的W和T的值检索查寻表(Look-upTable)可以获得。
(5)从数据闪存中读取累计药饵减量值Ms；
(6)将步骤(4)中计算得的ΔM与数据闪存中所存储的Ms按以下计算公式相加，并更新数据闪存中所存储的Ms的值
Ms＝Ms+ΔM
(7)将步骤(6)中计算得的Ms与数据闪存中预设的阈值M_threshold比较，若大于M_threshold，则启动报警程序向服务器端发送Ms值和设备ID，然后返回步骤(1)。
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