CN112970693A - 基于物联网的虫害测报装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网的虫害测报装置及其控制方法，涉及农业虫害防治技术领域，该装置包括诱杀装置、中央服务器，所述诱杀装置包括诱虫灯、无线收发模块，所述诱虫灯从上到下依次设有顶盖、透明灯罩、底座、灯柱，所述底座上安装有频振灯管、活动盖板，所述顶盖的内侧设有声波杀虫装置，所述透明灯罩上设有若干小孔，所述透明灯罩内表面设有高压电网，所述底座内安装有供电模块、电流表，还包括中央服务器，所述中央服务器包括：无线信号收发模块、联网模块、处理器、数据存储模块、气象测量装置及显示器，本装置用于农业虫害的智能诱杀，可解决现有的诱杀设备能耗高、易粘连、需要值班人员值守等问题。

Description

基于物联网的虫害测报装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及农业虫害防治技术领域，具体涉及基于物联网的虫害测报装置及其控制方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，对食品安全愈发重视，而传统农业生产过程中使用大量农药以减少虫害带来的损失，出于环保、安全等因素的考虑，人们更愿意消费生产过程中不使用或少使用农药的农产品，因此，在农产品生产中减少农药的使用正在成为趋势，如何在不使用农药的前提下有效防治虫害对目前的农业生产来说是迫在眉睫的问题。

近几年，伴随着人工智能技术及物联网技术的迅速发展，为了提高农业生产效率、相应绿色农业的号召，农业虫害的防治不再像过去一样高度依赖人工喷撒农药的灭杀害虫，而是发展出各种智能化灭杀设备，并延伸出虫情监测、虫害活动监测等功能以帮助人们了解虫害发生的规律，从而更加有效地降低虫害造成的损失以及农药的用量，但是，目前的智能化灭杀系统着重于采用视频监控、AI识别等方式检测或识别虫害的种类等，在实际应用过程中存在能量利用率低、能耗高、建设成本高等缺点，且采用的电网式杀虫装置由于缝隙较小，被杀死的虫子容易粘在电网的缝隙中，造成电网持续放电，并遮挡了诱虫灯的光源使诱虫效果变差，仍需要人工频繁清理，此外，由于杀虫装置需要设置在露天环境，遇到降雨天气时雨水容易进入杀虫装置，若不及时关闭杀虫装置电源，容易导致杀虫装置短路并损坏，需要值班人员手动关闭。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于物联网的虫害测报装置及其控制方法，具有能量利用率高、防电网粘连、智能断电的功能，以解决现有的诱杀设备能耗高、易粘连、需要值班人员值守等问题。

本发明采用的技术方案如下：

基于物联网的虫害测报装置，包括诱杀装置、中央服务器，所述诱杀装置包括诱虫灯、无线收发模块，所述诱虫灯从上到下依次设有顶盖、透明灯罩、底座、灯柱，所述底座上安装有频振灯管、活动盖板，所述频振灯管的发光波长介于300-800nm，所述顶盖的内侧设有声波杀虫装置，所述透明灯罩上设有若干小孔，所述小孔用于使虫子进入所述透明灯罩内侧，所述透明灯罩内表面设有高压电网，所述底座内安装有供电模块、电流表，所述电流表用于测量所述高压电网的干路电流，所述无线收发模块与所述供电模块、电流表连接；

所述中央服务器包括：

无线信号收发模块，用于与所述无线收发模块进行数据传输；

联网模块，用于联网获取实时时间及日出日落时间；

处理器，用于向所述诱杀装置发出运行指令；

数据存储模块，用于存储不同虫害的活动时间及对应的频振灯管波长、存储所述电流表的电流数据；

气象测量装置，用于测量实时风速、湿度数据，并传输给所述处理器；

显示器，用于显示所述诱虫灯的工作状态、所述电流表的电流数值、所述气象测量装置测得的实时风速、湿度数据。

进一步的，所述声波杀虫装置包括低频声波发生器、反射罩、延时开关，所述反射罩为抛物面反射罩，所述低频声波发生器位于所述反射罩的焦点处，所述反射罩位于所述顶盖、透明灯罩之间，所述反射罩的凹面朝下，所述延时开关与所述高压电网串联。

进一步的，所述高压电网包括正极电网、负极电网，所述正极电网、负极电网均由金属箔制成，所述正极电网、负极电网埋设在所述透明灯罩的内表面。

进一步的，所述低频声波发生器的发声频率介于50-200Hz。

进一步的，所述正极电网、负极电网之间使用绝缘涂层覆盖，所述绝缘涂层为环氧包封胶。

一种基于物联网的虫害测报装置的控制方法，包括如下步骤：

（1）联网模块连接互联网获取实时时间及日出日落时间；

（2）根据当地虫害种类，从数据存储模块中调取相应的虫害的活动时间及对应的频振灯管波长；

（3）处理器通过无线信号收发模块发出开机信号及频振灯管波长数据，所述无线收发模块收到开机信号及频振灯管波长数据后使所述诱虫灯开机，并所述频振灯管发出对应波长的光线；

（4）诱虫灯工作过程中，电流表通过所述无线收发模块发送所述高压电网的干路电流数值，无线信号收发模块收到所述电流数值后，数据存储模块将所述电流数值进行存储，显示器将所述电流数值进行显示；

（5）处理器通过无线信号收发模块发出关机信号，无线收发模块收到关机信号后使所述诱虫灯关机。

进一步的，所述中央服务器的工作模式包括默认模式、设定模式，所述中央服务器以默认模式工作时，所述处理器在日落时间发出开机信号，所述处理器在日出时间发出关机信号，所述中央服务器以设定模式工作时，所述处理器按照操作人员设定的时间发出开机、关机信号。

进一步的，当所述气象测量装置测得的风速不小于10m/s，或所述气象测量装置测得的湿度不低于90%时，所述处理器发出关机信号；所述处理器发出关机信号后，若所述气象测量装置持续5min测得的风速不大于8m/s，且所述气象测量装置测得的湿度不高于80%，所述处理器判断实时时间是否早于设定的关机时间，若实时时间早于设定的关机时间，所述处理器发出开机信号。

进一步的，一台所述中央服务器控制多个诱杀装置，所述诱杀装置按照正三角网格的方式排列。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

（1）诱杀装置采用高压电网及低频声波结合的方式灭杀虫害，通过将高压电网埋设在透明灯罩的内壁，防止被杀死后的虫体粘连在高压电网上，避免高压电网持续放电，从而减少由于虫体粘连导致的电能浪费问题；

（2）通过设置反射罩，并将低频声波发生器安装在反射罩的焦点位置，使低频声波在反射罩的反射作用下能够沿着平行于透明灯罩内壁的方向传播，减少传递到透明灯罩外部的声波，提高低频声波的能量利用率；

（3）设有中央服务器，用来控制诱虫灯的运行，使诱虫灯能够根据日出、日落时间或者设定时间自动开关机，无需人工值守；

（4）设有气象测量装置对周边气象参数进行监测，当环境湿度大于90%时，或风速大于10m/s时，自动进入保护状态，以防止雨水进入诱虫灯导致短路，并减少强风天气下虫害无法飞向诱虫灯导致的电能浪费，且当天气状况恢复正常后，能够自动开机工作，智能化程度高；

（5）声波杀虫装置设有延时开关，当有虫害接触高压电网时，高压电网通电并触发延时开关，使低频声波发生器发出低频声波，虫害与高压电网不再接触后，高压电网断电，延迟开关使低频声波继续工作一段时间后断电，以确保虫害被完全杀死，因此声波杀虫装置无需在诱虫灯工作期间连续开启，节约大量电能。

（6）诱杀装置按照正三角网格的方式排列，最大化发挥单个诱杀装置的诱杀效果，同等土地面积下所需设置的诱杀装置数量最少，降低建设成本已经后续的使用成本。

附图说明

图1为诱杀装置的结构图。

图2为图1中A处放大图。

图3为透明灯罩的结构图。

图4为图3中B处放大图。

图5为图4中C处放大图。

图6为反射罩的工作示意图。

图7为高压电网的立体图。

图8为诱杀装置的排列示意图。

图9为基于物联网的虫害测报装置的原理框图。

图中标记：1-无线收发模块、2-顶盖、3-透明灯罩、4-底座、5-灯柱、6-频振灯管、7-活动盖板、8-小孔、9-高压电网、10-供电模块、11-电流表、12-低频声波发生器、13-反射罩、91-正极电网、92-负极电网、93-绝缘涂层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种基于物联网的虫害测报装置，包括诱杀装置、中央服务器，如图1所示，诱杀装置包括诱虫灯、无线收发模块1，诱虫灯从上到下依次设有顶盖2、透明灯罩3、底座4、灯柱5，底座4上安装有频振灯管6、活动盖板7，并设有排水孔以及时排出雨水，顶盖2呈倒置的漏斗状，透明灯罩3采用耐热玻璃制作，频振灯管6的发光波长在300-800nm之间可调，对上千种趋光性害虫均能有效吸引，顶盖2的内侧设有声波杀虫装置，透明灯罩3上设有若干小孔8，用于使虫子进入透明灯罩3内侧，小孔8的直径为2cm，透明灯罩3内表面设有高压电网9，底座内安装有供电模块10、电流表11，供电模块10分别向频振灯管6、声波杀虫装置及高压电网9供电，电流表11用于测量高压电网9的干路电流，无线收发模块1与供电模块10、电流表11连接，工作频率433MHz，灯柱5采用中空塑料管，电源线从灯柱5中穿过并与供电模块10连接，以便为诱杀装置供电。

声波杀虫装置包括低频声波发生器12、反射罩13、延时开关，反射罩13为抛物面反射罩，低频声波发生器12位于反射罩13的焦点处，反射罩13位于顶盖2、透明灯罩3之间，反射罩13与顶盖2之间留有空腔，该空腔作抽真空处理，以减少声波穿透反射罩13导致的能量损失，反射罩13的凹面朝下，使低频声波在反射罩13的反射作用下能够沿着平行于透明灯罩3内壁的方向传播，延时开关与高压电网9串联，当高压电网9通电时触发延时开关，使低频声波发生器12通电，延时开关被触发后持续工作10秒并自动断开，使低频声波发生器12断电，低频声波发生器12的发声频率在50-200Hz之间可调。

高压电网9包括正极电网91、负极电网92，正极电网91、负极电网92均由宽1mm、厚0.1mm的铜箔制成，且正极电网91、负极电网92之间绝缘，确保正极电网91、负极电网92在没有虫害接触时不通电，正极电网91由一根干路导线及多个支路导线组成，支路导线之间平行，并通过干路导线连通，负极电网92的结构与正极电网91相同，正极电网91、负极电网92的支路呈交错排列，正极电网91、负极电网92埋设在透明灯罩3的内表面，仅漏出一个面，当虫害同时接触正极电网91、负极电网92时放电将其杀死，正极电网91、负极电网92之间使用绝缘涂层93覆盖，绝缘涂层93为环氧包封胶，以加强正极电网91、负极电网92之间的绝缘性能，同时环氧包封胶颜色透明，不会影响诱虫灯工作。

中央服务器包括：

无线信号收发模块，工作频率433MHz，用于与无线收发模块1进行数据传输；

联网模块，用于联网获取实时时间及日出日落时间；

处理器，用于向诱杀装置发出运行指令；

数据存储模块，用于存储不同虫害的活动时间及对应的频振灯管波长、存储电流表11的电流数据；

气象测量装置，用于测量实时风速、湿度数据，并传输给处理器；

显示器，用于显示诱虫灯的工作状态、电流表11的电流数值、气象测量装置测得的实时风速、湿度数据。

上述基于物联网的虫害测报装置的控制方法包括如下步骤：

（1）联网模块连接互联网获取实时时间及日出日落时间；

（2）根据当地虫害种类，从数据存储模块中调取相应的虫害的活动时间及对应的频振灯管波长；

（3）处理器通过无线信号收发模块发出开机信号及频振灯管波长数据，无线收发模块1收到开机信号及频振灯管波长数据后使诱虫灯开机，并频振灯管6发出对应波长的光线；

（4）诱虫灯工作过程中，电流表11通过无线收发模块1发送高压电网9的干路电流数值，无线信号收发模块收到电流数值后，数据存储模块将电流数值进行存储，显示器将电流数值进行显示；

（5）处理器通过无线信号收发模块发出关机信号，无线收发模块1收到关机信号后使诱虫灯关机。

中央服务器的工作模式包括默认模式、设定模式，中央服务器以默认模式工作时，处理器在日落时间发出开机信号，处理器在日出时间发出关机信号，中央服务器以设定模式工作时，处理器按照操作人员设定的时间发出开机、关机信号。

当气象测量装置测得的风速不小于10m/s，或气象测量装置测得的湿度不低于90%时，处理器发出关机信号,避免降雨天气时雨水进入诱杀装置导致高压电网9短路；处理器发出关机信号后，若气象测量装置持续5min测得的风速不大于8m/s，且气象测量装置测得的湿度不高于80%，处理器判断实时时间是否早于设定的关机时间，若实时时间早于设定的关机时间，处理器发出开机信号，以应对雨后的虫害活动，能够适应降雨频繁、持续降雨时间短的地区虫害防治需要，底座4上的排水孔可及时排出进入诱杀装置的雨水。

具体实施时，通过一台中央服务器控制多个诱杀装置，诱杀装置按照正三角网格的方式排列，两台相邻的诱杀装置的间距为80米，安装时对每个诱杀装置上的无线收发模块1进行编号以便区分，中央服务器可同时向全部诱杀装置发出运行指令，该运行指令包括但不限于开机、关机、调节频振灯管6的发光频率、调节低频声波发生器12的发声频率，中央服务器还能够单独向任意一个诱杀装置发出上述运行指令；此外，中央服务器能够同时对全部诱杀装置的开机时间、关机时间、 频振灯管6的发光频率、低频声波发生器12的发声频率进行手动调整，还能够单独对任意一个诱杀装置的开机时间、关机时间、 频振灯管6的发光频率、低频声波发生器12的发声频率进行手动调整。

在虫害活动频繁的时间段，高压电网9会同时接触一只以上的虫子，从而导致电流表11测得的电流显著增大，且高压电网9放电频次也会增多，中央服务器接收到诱杀装置发送的电流数据后，处理器可将电流数据按照时间顺序进行可视化，在显示器上显示曲线图，通过电流数据的波动可以直观地反应不同时间点虫害活动情况，便于对诱杀装置的工作时间进行针对性调整。

具体实施方案：

选择一片长500米、宽250米的抽穗期玉米地，按照正三角网格的方式安装诱杀装置，两台相邻的诱杀装置的间距为80米，并依次为诱杀装置上的无线收发模块1按照1、2、3、…的顺序编号，如图8所示，共设置14个诱杀装置，主要诱杀玉米螟成虫。

装置运行第一周，所有诱杀装置统一在日落时间开机，日出时间关机，中央服务器统计电流数据并进行数据可视化，以分析玉米螟的主要活动时间，然后根据电流数据调整开机、关机时间为有电流产生的时间段继续运行一周，每天白天对诱杀装置中的虫体数量进行统计。

第二周运行结束后，对诱杀装置的频振灯管6发光波长进行调节，其中装有1、2、3号无线收发模块1诱杀装置的发光波长为300nm，装有4、5、6号无线收发模块1诱杀装置的发光波长为400nm，装有7、8号无线收发模块1诱杀装置的发光波长为500nm，装有9、10、11号无线收发模块1诱杀装置的发光波长为600nm，装有12、13、14号无线收发模块1诱杀装置的发光波长为800nm，继续运行一周，每天白天对诱杀装置中的虫体数量进行统计。

第三周结束后，将诱杀装置中的虫体数量与发光波长进行对比，以确定对玉米螟的最佳诱杀波长，将装有1-14号无线收发模块1的诱杀装置的频振灯管6发光波长调整到最佳诱杀波长，然后调节低频声波发生器12的发声频率，其中装有1、2、3号无线收发模块1诱杀装置的发声频率为50Hz，装有4、5、6号无线收发模块1诱杀装置的发声频率为90Hz，装有7、8号无线收发模块1诱杀装置的发声频率为130Hz，装有9、10、11号无线收发模块1诱杀装置的发声频率为170Hz，装有12、13、14号无线收发模块1诱杀装置的发声频率为200Hz，继续运行一周，统计各个诱杀装置中活虫与死虫的比例，以确定杀虫效果最佳的发声频率。

至此，以玉米螟为例，诱杀装置的工作时间、最佳诱杀波长、杀虫效果最佳的发声频率均可确定，其它种类的鳞翅目虫害均可参照玉米螟案例进行诱杀方案调整。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于物联网的虫害测报装置，包括诱杀装置、中央服务器，其特征在于，所述诱杀装置包括诱虫灯、无线收发模块（1），所述诱虫灯从上到下依次设有顶盖（2）、透明灯罩（3）、底座（4）、灯柱（5），所述底座（4）上安装有频振灯管（6）、活动盖板（7），所述频振灯管（6）的发光波长介于300-800nm，所述顶盖（2）的内侧设有声波杀虫装置，所述透明灯罩（3）上设有若干小孔（8），所述小孔（8）用于使虫子进入所述透明灯罩（3）内侧，所述透明灯罩（3）内表面设有高压电网（9），所述底座内安装有供电模块（10）、电流表（11），所述电流表（11）用于测量所述高压电网（9）的干路电流，所述无线收发模块（1）与所述供电模块（10）、电流表（11）连接；

所述中央服务器包括：

无线信号收发模块，用于与所述无线收发模块（1）进行数据传输；

联网模块，用于联网获取实时时间及日出日落时间；

处理器，用于向所述诱杀装置发出运行指令；

数据存储模块，用于存储不同虫害的活动时间及对应的频振灯管波长、存储所述电流表（11）的电流数据；

气象测量装置，用于测量实时风速、湿度数据，并传输给所述处理器；

显示器，用于显示所述诱虫灯的工作状态、所述电流表（11）的电流数值、所述气象测量装置测得的实时风速、湿度数据。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的虫害测报装置，其特征在于，所述声波杀虫装置包括低频声波发生器（12）、反射罩（13）、延时开关，所述反射罩（13）为抛物面反射罩，所述低频声波发生器（12）位于所述反射罩（13）的焦点处，所述反射罩（13）位于所述顶盖（2）、透明灯罩（3）之间，所述反射罩（13）的凹面朝下，所述延时开关与所述高压电网（9）串联。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的虫害测报装置，其特征在于，所述高压电网（9）包括正极电网（91）、负极电网（92），所述正极电网（91）、负极电网（92）均由金属箔制成，所述正极电网（91）、负极电网（92）埋设在所述透明灯罩（3）的内表面。

4.根据权利要求2所述的基于物联网的虫害测报装置，其特征在于，所述低频声波发生器（12）的发声频率介于50-200Hz。

5.根据权利要求3所述的基于物联网的虫害测报装置，其特征在于，所述正极电网（91）、负极电网（92）之间使用绝缘涂层（93）覆盖，所述绝缘涂层（93）为环氧包封胶。

6.一种如权利要求1-5任一所述的基于物联网的虫害测报装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

联网模块连接互联网获取实时时间及日出日落时间；

根据当地虫害种类，从数据存储模块中调取相应的虫害的活动时间及对应的频振灯管波长；

处理器通过无线信号收发模块发出开机信号及频振灯管波长数据，所述无线收发模块（1）收到开机信号及频振灯管波长数据后使所述诱虫灯开机，并所述频振灯管（6）发出对应波长的光线；

诱虫灯工作过程中，所述电流表（11）通过无线收发模块（1）发送高压电网（9）的干路电流数值，无线信号收发模块收到所述电流数值后，数据存储模块将所述电流数值进行存储，显示器将所述电流数值进行显示；

处理器通过无线信号收发模块发出关机信号，无线收发模块（1）收到关机信号后使所述诱虫灯关机。

7.根据权利要求6所述的基于物联网的虫害测报装置的控制方法，其特征在于，所述中央服务器的工作模式包括默认模式、设定模式，所述中央服务器以默认模式工作时，所述处理器在日落时间发出开机信号，所述处理器在日出时间发出关机信号，所述中央服务器以设定模式工作时，所述处理器按照操作人员设定的时间发出开机、关机信号。

8.根据权利要求6所述的基于物联网的虫害测报装置的控制方法，其特征在于，当所述气象测量装置测得的风速不小于10m/s，或所述气象测量装置测得的湿度不低于90%时，所述处理器发出关机信号；所述处理器发出关机信号后，若所述气象测量装置持续5min测得的风速不大于8m/s，且所述气象测量装置测得的湿度不高于80%，所述处理器判断实时时间是否早于设定的关机时间，若实时时间早于设定的关机时间，所述处理器发出开机信号。

9.根据权利要求8所述的基于物联网的虫害测报装置的控制方法，其特征在于，一台所述中央服务器控制多个诱杀装置，所述诱杀装置按照正三角网格的方式排列。

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