CN109006797B - 一种智能声波定向驱蚊器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种智能声波定向驱蚊器，包括主球体，主球体内部空心，设置有传感器系统、蚊虫识别系统和大数据分析系统，大数据分析系统包括数据库、特征库、分析系统和预测系统，数据库用以存储各类的蚊虫特征信息，分析系统对数据库中各类蚊虫和蚊虫识别系统采集得到的蚊虫的声音信息进行处理提取音频特征，并保存于特征库中，将两种音频特征采用倒排索引分析出蚊虫的种类名称、性别以及所处的生长阶段，由此来决定需要传送的声音信息以及发射的区域，预测系统将传感器系统得到的信息结合蚊虫识别系统采集得到的信息与数据库中的信息采用倒排索引功能实现检索，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类以及需要传送的蚊虫的天敌飞行时发出的声音信息。

Description

一种智能声波定向驱蚊器

技术领域

本发明涉及驱蚊技术领域，具体涉及一种智能声波定向驱蚊器。

背景技术

目前，人们普遍采用普通蚊香、液体蚊香、电蚊香片来驱赶蚊虫或害虫。普通蚊香、液体蚊香、电蚊香片在开启风扇或空调时，烟雾会被吹散，导致驱蚊效果降低。而且普通蚊香、液体蚊香、电蚊香片产生的轻微烟雾对人体有一定的危害，且会导致空气质量下降。因此，采用普通蚊香、液体蚊香、电蚊香片来驱赶蚊虫或害虫，驱赶效果不好，用户体验差。

现有的关于声波驱蚊的技术一般只能针对特定的一种或几种蚊虫品种，不可能对所有的蚊虫有效，因此驱赶效果不佳，而且利用可听的声波驱蚊会造成噪音污染，影响人的正常生活。因此，寻找一种更加方便有效的驱蚊方式是非常具有意义的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种智能声波定向驱蚊器，包括主球体，主球体内部空心，设置有传感器系统、蚊虫识别系统和大数据分析系统，大数据分析系统包括数据库、特征库、分析系统和预测系统，数据库用以存储各类的蚊虫特征信息，分析系统对数据库中各类蚊虫和蚊虫识别系统采集得到的蚊虫的声音信息进行处理提取音频特征，并将音频特征保存于特征库中，将两种音频特征采用倒排索引分析出所采集得到蚊虫的种类名称、性别以及所处的生长阶段，由此来决定需要传送的声音信息以及声波需要发射的区域，预测系统将传感器系统得到的信息结合蚊虫识别系统采集得到的信息与数据库中的信息采用倒排索引功能实现检索，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类以及需要传送的相应品种蚊虫的天敌飞行时发出的声音信息。

优选的，所做的处理包括将声音信息进行傅里叶变换转化，得出的所述音频特征包括Mel倒谱系数或者指纹特征，并且采用动态时间规整DTW算法进行精确检索。该处理使得检索更方便、更精确。

优选的，还包括云台，云台用于固定并支撑主球体，使主球体上下左右全方位旋转。这使得声波传递的方向更广，范围更大。

优选的，主球体的外部设有红外线探测器，红外线探测器用于探测周围环境的人员情况，确定人员的位置从而确定声波驱蚊的区域。此方式便于确认驱蚊的区域，提高驱蚊的准确性。

优选的，主球体的内部设有传感器系统，传感器系统包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳气体传感器和光照传感器，负责采集周围环境的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度信息。因为温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度对蚊虫的生长有一定的关系，通过传感器系统确定驱蚊区域的相关信息，可以更好的预测该区域的蚊虫情况。

优选的，主球体的内部设有蚊虫识别系统，蚊虫识别系统包括声阵、信号解析器和信号放大器，通过声阵采集驱蚊区域内的声音信号，将采集的声音信号通过信号解析器，进行频谱分析和滤波，滤除其它无关信号得到所需的蚊虫信号，将解析到的蚊虫信号通过信号放大器放大，得到蚊虫声音信号。采用此方式的得到的蚊虫的声音信息可靠性高、准确度好。

优选的，主球体的内部设有声波合成器，声波合成器以大数据分析系统传送的声音信息为基准，利用声波模拟算法合成所需的声波信号实现声波合成。通过声波合成器合成针对性强的声波信息用以驱蚊。

优选的，声波合成器具有反馈系统，用以将声波合成器产生的声波信号和大数据分析系统传送的声音信息进行频谱分析及对比，将差异信息反馈给声波合成器，声波合成器调整声波模拟算法，合成与大数据分析系统传送的声音信息精确度更高的声波信号。这样可以提高驱蚊声波信息的准确度。

优选的，控制器通过蚊虫识别系统传送的蚊虫声音信号，分析声音信号的来源位置及距离，从而确定蚊虫所处的位置和方向，同时结合大数据分析系统的结果确定定向声波的具体发射位置，并且通过控制器调整云台的旋转方向和旋转角度，使定向声波发射器对准需要发射的位置。这样可以提高驱蚊范围以及蚊虫位置的准确度。

优选的，定向声波发射器包括扬声器阵列，扬声器阵列与声波合成器的输出端相连接，扬声器阵列将声波调制为超声波频段在局域范围内沿固定方向和角度向外传播。超声波不被人所听到，避免发出噪音，干扰人类的正常活动。

本发明涉及一种智能声波定向驱蚊器，建立在大数据处理的基础上，可实现不同场景下准确驱蚊的效果。智能声波定向驱蚊器包括主球体和可旋转的云台，主球体内部设有大数据分析系统、红外线探测器、传感器系统、蚊虫识别系统、控制器、声波合成器和定向声波发射器。红外线探测器探测到人的位置，确定驱蚊器工作的区域。蚊虫识别系统将采集的蚊虫声音信号传送给大数据分析系统，由大数据分析系统确定蚊虫的品种、雌雄和所处的生长阶段，从而决定需要传送的声音信息以及声波需要发射的区域。根据大数据分析系统传送的声音信息，声波合成器合成相似的声波。通过控制器锁定声波发射的区域，定向声波发射器发射定向声波，以实现定向、准确驱蚊的目标，同时不会对除了目标之外的对象产生噪声，干扰人类的正常活动。大数据分析系统通过对传感器系统传送的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等数据进行分析，预测未来该区域可能存在的蚊虫品种，从而发射一组与相应品种蚊虫的天敌飞行时发出声音相似的声波，可实现不同区域气候时间的预防蚊虫。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1为本发明的实施例的智能声波定向驱蚊器的装置示意图；

图2为本发明的实施例的智能声波定向驱蚊器的系统构成示意图I；

图3为本发明的实施例的智能声波定向驱蚊器的系统构成示意图Ⅱ；

图4为本发明的实施例的智能声波定向驱蚊器定向发送声波的示意图；

图5为本发明的实施例的智能声波定向驱蚊器大区域驱蚊的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种智能声波定向驱蚊器，如图1所示，包括主球体1和云台2，云台2用于固定并支撑主球体1，使主球体1上下左右全方位旋转。如图2所示，主球体1内部空心，设置有传感器系统3、蚊虫识别系统4和大数据分析系统5，大数据分析系统5包括数据库6、特征库7、分析系统8和预测系统9。在可选的实施例中，大数据分析系统5可以在主球体之外的服务器上实现，并且主球体和服务器之间通过互联网通信来传输数据。数据库6用以存储各类的蚊虫特征信息，包括蚊虫的品种名称、一般的栖息习性和吸血习性，以及相应品种的雄性、雌性对应的不同阶段(未受孕的雌性蚊虫、受孕的雌性蚊虫、雄性蚊虫)的蚊虫飞行时发出的声音信息和相应品种蚊虫的天敌的声音信息。分析系统8对数据库中各类蚊虫和蚊虫识别系统采集得到的蚊虫的声音信息进行傅里叶变换转化，得出的所述音频特征包括Mel倒谱系数(梅尔倒谱系数)或者指纹特征，提取音频特征，并将音频特征保存于特征库7中，将两种音频特征采用倒排索引分析出所采集得到蚊虫的种类名称、性别以及所处的生长阶段，并采用动态时间规整DTW算法(动态时间归整算法)作为检索的精确匹配部分，以提高检索准确度。通过分析系统8的检索功能或者其他基于内容的音频检索技术，可将需要分析的蚊虫声音信息与数据库6中各类蚊虫的声音信息进行分析匹配，从而精确地分析出蚊虫的种类名称、性别以及所处的生长阶段。根据蚊虫的种类、雌雄以及所处生长阶段的不同，分析系统8确定不同场景下的特定蚊虫的驱蚊方案，决定需要传送的声音信息以及声波需要发射的区域。若为受孕雌性蚊虫，则向蚊虫个体发射相应品种的雄性蚊虫的声波信号进行驱赶；若为未受孕的雌性蚊虫，则向距离蚊虫一定距离(远离人体)的位置发射相应品种的雄性蚊虫的声波信号进行吸引；若为雄性蚊虫，则向距离蚊虫一定距离(远离人体)的位置发射相应品种的雌性蚊虫的声波信号进行吸引。

预测系统9将传感器系统3得到的信息结合蚊虫识别系统4采集得到的信息与数据库6中的信息采用倒排索引功能实现检索，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类以及需要传送的相应品种蚊虫的天敌飞行时发出的声音信息。不同种类的蚊虫生活习性不同，温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等因素都能影响蚊虫的种类和吸血活动，因此不同环境因素下存在的蚊虫种类不同。通过上述的检索技术，预测系统9可通过所处地区的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等实际数据信息，与数据库6中各类蚊虫的栖息习性信息相匹配分析，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类以及需要传送的相应品种蚊虫的天敌飞行时发出的声音信息。

主球体1的内部除了设有传感器系统3、蚊虫识别系统4，还包括声波合成器10和控制器11，传感器系统3包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳气体传感器和光照传感器，负责采集周围环境的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度信息。因为温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度对蚊虫的生长有一定的关系，通过传感器系统3确定驱蚊区域的相关信息，可以更好的预测该区域的蚊虫情况。如图3所示，蚊虫识别系统4包括声阵12、信号解析器13和信号放大器14，通过声阵12采集驱蚊区域内的声音信号，将采集的声音信号通过信号解析器13，进行频谱分析和滤波，滤除其它无关信号得到所需的蚊虫信号，将解析到的蚊虫信号通过信号放大器14放大，得到蚊虫声音信号。

主球体1的外部设有红外线探测器15和定向声波发射器16，定向声波发射器16包括扬声器阵列，扬声器阵列与声波合成器10的输出端相连接，扬声器阵列将声波调制为超声波频段在局域范围内沿固定方向和角度向外传播。避免发出噪音，干扰人类的正常活动。红外线探测器15用于探测周围环境的人员情况，确定人员的位置从而确定声波驱蚊的区域。

声波合成器10以大数据分析系统5传送的声音信息为基准，利用声波模拟算法合成所需的声波信号实现声波合成。将若干个正弦波振荡器连接在一起，采用压控、脉冲编码调制等方法对频率、振幅、波形、时值、包络线等参数进行调制，实现声波仿真。通过声波合成器10合成针对性强的声波信息用以驱蚊。声波合成器10具有反馈系统，用以将声波合成器10产生的声波信号和大数据分析系统5传送的声音信息进行频谱分析及对比，将差异信息反馈给声波合成器10，声波合成器10调整声波模拟算法，合成与大数据分析系统5传送的声音信息精确度更高的声波信号。控制器11通过蚊虫识别系统4传送的蚊虫声音信号，分析声音信号的来源位置及距离，从而确定蚊虫所处的位置和方向，同时结合大数据分析系统5的结果确定定向声波的具体发射位置，并且通过控制器11调整云台2的旋转方向和旋转角度，使定向声波发射器13对准需要发射的位置。

具体实施例1

如图4所示，红外线探测器15探测到人的位置，确定驱蚊器需要工作的区域。蚊虫识别系统4通过声阵12采集周围的声音信号，利用信号解析器13和信号放大器14提取所需的蚊虫声音信号。蚊虫识别系统4将蚊虫的声音信号传送给大数据分析系统5。大数据分析系统5通过将接收到的声音信号和数据库中的声音信号对比，确定蚊虫的品种、雌雄、所处的生长阶段。

若检测到的蚊虫为受孕雌性蚊虫，则向蚊虫个体发射雄性蚊虫的声波信号进行驱赶，若检测到的蚊虫为未受孕的雌性蚊虫，则向距离蚊虫一定距离(远离人体)的位置发射雄性蚊虫的声波信号进行吸引，若检测到的蚊虫为雄性蚊虫，则向距离蚊虫一定距离(远离人体)的位置发射雌性蚊虫的声波信号进行吸引。

大数据分析系统5将需要发射的声音信息传送给声波合成器。声波合成器利用声波模拟算法合成相似的声波信号。声波合成器10通过反馈功能，将声波合成器10产生的声波信号和大数据分析系统5传送的声音信息进行频谱分析，对比二者的频谱图，如果二者的频谱存在较大差异，将差异信息反馈给声波合成器10，声波合成器10调整声波模拟算法，合成与大数据分析系统5传送的声音信息精确度更高的声波信号。

通过控制器11确定声波发射的具体位置，并控制驱蚊器云台2的旋转方向和旋转角度，使定向声波发射器16对准需要发射的位置，由定向声波发射器16发射定向声波，实现定向驱蚊，而不会对除了目标之外的对象产生噪声。

具体实施例2

如图5所示，在具体实施例1的基础上，将定向声波发射器16发射的定向声波发射到驱蚊器四周环境存在的固定障碍物上发生反射，反射的声波没有方向性，因此由每个反射点定形成发散的声波，向四周扩散驱蚊声波，实现大区域驱蚊。

实施例3

红外线探测器15探测到人的位置，确定驱蚊器需要工作的区域。温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和光照传感器将温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等信息传送到大数据分析系统5。大数据分析系统5通过预测系统9，将采集到的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等信息与数据库6中各类蚊虫的栖息习性相比对，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类和种类个数，并将相应品种蚊虫的天敌(如蝙蝠等)飞行时发出的声音信息传送给声波合成器10。根据大数据分析系统5传送的声音信息，声波合成器10利用声波模拟算法，合成与相应品种蚊虫的天敌声音信息相似的声波信号，并将合成的声波信号传送到定向声波发射器16。在具体实施例2的基础上，通过定向声波发射器16向四周发射多个驱蚊声波，并且形成声波反射，从而实现不同季节气候智能预防蚊虫的目的。

本发明涉及一种智能声波定向驱蚊器，建立在大数据处理的基础上，可实现不同场景下准确驱蚊的效果。智能声波定向驱蚊器的主球体内部设有大数据分析系统5、红外线探测器15、传感器系统3、蚊虫识别系统4、控制器11、声波合成器10和定向声波发射器16。红外线探测器15探测到人的位置，确定驱蚊器工作的区域。蚊虫识别系统4将采集的蚊虫声音信号传送给大数据分析系统5，由大数据分析系统5确定蚊虫的品种、雌雄和所处的生长阶段，从而决定需要传送的声音信息以及声波需要发射的区域。根据大数据分析系统5传送的声音信息，声波合成器10合成相似的声波。通过控制器11锁定声波发射的区域，定向声波发射器16发射定向声波，以实现定向、准确驱蚊的目标，同时不会对除了目标之外的对象产生噪声，干扰人类的正常活动。大数据分析系统5通过对传感器系统3传送的温度、湿度、二氧化碳浓度和光照强度等数据进行分析，预测未来该区域可能存在的蚊虫品种，从而发射一组与相应品种蚊虫的天敌飞行时发出声音相似的声波，可实现不同区域气候时间的预防蚊虫。

以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在本申请的描述中，尽管在方法权利要求中以一定顺序列出了各个步骤，但是这些步骤并不一定以所列出的步骤来执行，相反在不背离本发明的精神和主旨的情况下可以以相反或并行的方式执行。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种智能声波定向驱蚊器，其特征在于，包括主球体，所述主球体内部空心，设置有传感器系统、蚊虫识别系统和大数据分析系统，所述大数据分析系统包括数据库、特征库、分析系统和预测系统，所述数据库用以存储各类的蚊虫特征信息，所述分析系统对所述数据库中各类蚊虫和所述蚊虫识别系统采集得到的蚊虫的声音信息进行处理提取音频特征，并将所述音频特征保存于所述特征库中，将根据所述数据库中各类蚊虫和所述蚊虫识别系统采集得到的蚊虫的声音信息所提取的所述音频特征采用倒排索引分析出所采集得到蚊虫的种类名称、性别以及所处的生长阶段，由此来决定确定不同场景下的特定蚊虫的驱蚊方案、需要传送的声音信息以及声波需要发射的区域，所述声波需要发射的区域为远离人体的位置，所述预测系统将所述传感器系统得到的信息结合所述蚊虫识别系统采集得到的信息与所述数据库中的信息采用倒排索引功能实现检索，预测出未来该地区可能存在的蚊虫种类以及需要传送的相应品种蚊虫的天敌飞行时发出的声音信息。

2.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述处理包括将声音信息进行傅里叶变换转化，得出的所述音频特征包括Mel倒谱系数或者指纹特征，并且采用动态时间规整DTW算法进行精确检索。

3.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，还包括云台，所述云台用于固定并支撑所述主球体，使所述主球体上下左右全方位旋转。

4.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述主球体的外部设有红外线探测器，所述红外线探测器用于探测周围环境的人员情况，确定人员的位置从而确定声波驱蚊的区域。

5.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述主球体的内部设有传感器系统，所述传感器系统包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳气体传感器和光照传感器，负责采集周围环境的温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度信息。

6.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述主球体的内部设有蚊虫识别系统，所述蚊虫识别系统包括声阵、信号解析器和信号放大器，通过所述声阵采集驱蚊区域内的声音信号，将采集的声音信号通过所述信号解析器，进行频谱分析和滤波，滤除其它无关信号得到所需的蚊虫信号，将解析到的蚊虫信号通过所述信号放大器放大，得到蚊虫声音信号。

7.根据权利要求1所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述主球体的内部设有声波合成器，所述声波合成器以所述大数据分析系统传送的声音信息为基准，利用声波模拟算法合成所需的声波信号实现声波合成。

8.根据权利要求7所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述声波合成器具有反馈系统，用以将所述声波合成器产生的声波信号和所述大数据分析系统传送的声音信息进行频谱分析及对比，将差异信息反馈给所述声波合成器，所述声波合成器调整声波模拟算法，合成与所述大数据分析系统传送的声音信息精确度更高的声波信号。

9.根据权利要求3所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，还包括控制器，所述控制器通过所述蚊虫识别系统传送的蚊虫声音信号，分析声音信号的来源位置及距离，从而确定蚊虫所处的位置和方向，同时结合所述大数据分析系统的结果确定定向声波的具体发射位置，并且通过所述控制器调整所述云台的旋转方向和旋转角度，使所述定向声波发射器对准需要发射的位置。

10.根据权利要求7所述的智能声波定向驱蚊器，其特征在于，所述定向声波发射器包括扬声器阵列，所述扬声器阵列与所述声波合成器的输出端相连接，所述扬声器阵列将声波调制为超声波频段在局域范围内沿固定方向和角度向外传播。

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