CN113475473A - 一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，属于植保机械领域。主要结构包括：环境感应模块、害虫引诱模块、害虫感应模块、害虫识别模块、数据处理模块以及支架，其特征在于：所述害虫感应模块由重力感应触发启动并实现计数，无重力感应时，害虫感应模块为休眠状态。本发明可实现天牛害虫的虫情发生动态的实时调查、智能监测，数据分析，防治指导，具有实时性强、智能性好、准确性高、能耗低、田间适用性强的优势，能够满足农林业天牛监测防治的实际需求。
Description
技术领域
本发明属于植保机械领域，具体涉及一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置。
背景技术
天牛为鞘翅目天牛科昆虫的总称，其种类繁多。天牛通常具有咀嚼式口器，假死性的特点，一般以幼虫或成虫在树干内越冬，啃食植物的树皮、嫩梢为害，同时，天牛携带的病菌也常对植物及树木生长带来致命性的威胁。
为了降低天牛的危害，林业相关部门组织进行重点区域的主要天牛种类的规模监测和防控工作。然而现有的天牛智能监测及防控技术，通常存在以下几个问题：1、现有的传统监测方式，无计数与拍照功能，需要耗费大量的人力、物力与财力去现场进行相关的统计，无法为天牛害虫的监测提供及时的防控信息；2、而光电监测的方式对于触碰物均进行感应，因此任何通过光电装置的物体都会被感应，导致其准确性差，同时由于害虫的攀爬，常造成反复计数，导致监测数据与实际情况存在明显的差异性，而且光电感应需要一直通电，需要能耗大，其林间适用性差，不能满足野外环境中长时间天牛害虫监测的需求。
为了解决上述问题，需要开发一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，来实现天牛类害虫的智能监测。
发明内容：
本发明根据主要天牛种类的生物学特点及智能监测的需求，开发了一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，来克服现有技术之不足，能够在天牛重点发生区域，进行虫情发生动态的实时调查、智能监测，数据分析，防治指导，具有实时性强、智能性好、准确性高、能耗低、田间适用性强的优势，能够满足农林业天牛监测防治的实际需求。
技术方案：
一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，主要结构包括：环境感应模块、害虫引诱模块、害虫感应模块、害虫识别模块、数据处理模块以及支架，其特征在于：所述害虫感应模块由重力感应触发启动并实现计数，无重力感应时，害虫感应模块为休眠状态。通过天牛跌落产生的重力来触发智能监测装置的启动，当未有重力触碰时，天牛智能监测装置处于休眠状态；当有重力触碰时，装置触发启动，并实现计数，其计数的方式根据设备所感应的重力的次数进行计数，受到重力感应一次，进行一次靶标害虫数量的统计。
进一步的，所述环境感应模块包含：温度感应器、湿度感应器、以及雨水感应器；环境感应模块位于天牛诱捕装置的顶端，进行环境因子监测数据的收集及上传。环境感应模式主要用于环境因子的监测以及数据的记录上传，其监测的环境因子可包含：温度、湿度、雨量、风速、光照等，也可以根据需求进行环境因子的定制。
进一步的，所述害虫引诱模块包含：十字撞击板、接虫漏斗以及嵌套在十字挡板中央的诱芯架组成，其中接虫漏斗位于十字撞击板下方。采用十字撞击板设计，是根据天牛的特点，其飞行的灵敏性差，在飞行过程中触碰撞击板会直接跌落，因此通过放置诱芯架的诱芯引诱天牛，触碰撞击板，跌落至接虫漏斗上，来实现天牛害虫的捕获。
进一步的，所述害虫感应模块位于害虫引诱模块下方，所述害虫感应模块包含导虫管、接虫板以及微动开关；微动开关根据靶标害虫落入接虫板，通过重力感应来触发，实现靶标害虫数量的统计。对于害虫引诱模块捕获的天牛，将进入害虫感应模块的导虫管，导虫管下方具有接虫板，接虫板为固定在所述微动开关的微动支杆顶端的长方形或者圆形的结构，在天牛害虫从导虫管出来下落至接虫板，接虫板被触动，与接虫板连接的微动开关被触发，启动并开始计数，接虫板被触动一次，微动开关进行一次计数。接虫板未被触动，微动开关处于休眠状态，整个装置不进行能量的消耗。
进一步的，所述微动开关上具有可调整支架，可根据不同靶标害虫的重量，可以从不同维度调整微动开关的感应力臂。考虑到天牛种类繁多，不同种类的天牛，其体型、重量差异较大，同时为了降低外界其他物体对计数的干扰，可将微动开关的感应力臂通过可调整支架进行感应限值的调整，只对靶标害虫相应范围重力值进行感应并实现计数，而对范围外的重力值不进行感应及计数。
进一步的，所述害虫识别模块分为上下两层，第一层为害虫识别层，对于进入害虫进行种类及数量的识别及记录，第二层为害虫收集层，对于识别的害虫进行收集以及定期清理。害虫识别模块位于害虫感应模块下方，可作为害虫感应模块的补充，可对于进入害虫识别模块的进行虫情信息的识别，包含，虫体数量、害虫类型，虫龄情况等信息，并将相关信息进行记录，识别完成后进入害虫收集层，对虫体进行收集，当收集达设定的清理量时，识别模板自动开启清理模式，将害虫收集层的虫体进行清理。采用害虫感应模块以及害虫识别模块等不同模式进行虫体的感应及识别，两种监测方式互为补充，减少了单独监测方式存在的误差，可有助于获得准确的靶标害虫的监测数据。
进一步的，所述数据处理模板包含数据记录，数据矫正以及数据汇总分析；数据处理模板分别记录害虫感应模块以及害虫识别模块的数据，并将两者数据进行对比，校正，分析处理校正后的数据。数据处理模块将不同模块获得监测数据进行对比，当数据相同时，可任选害虫感应模块、害虫识别模块的监测数据进行上报，当数据不同时，对比害虫感应模块以及害虫识别模块的数据差异情况，排查产生数据差异的时段以及分析可能产生差异的原因，对差异的数据进行校正，将校正后的害虫信息进行上传到相关的服务平台。
进一步的，所述天牛智能监测装置结构还包能量供给模块，能量供给模块为交流电、太阳能板以及太阳能板与交流电的组合。能量供给模块可以满足不同环境下天牛害虫的监测需求。
所述的天牛智能监测装置的靶标害虫监测步骤，其特征在于：
步骤(1)根据靶标害虫的群体特征，通过微动开关的可调整支架调整微动开关的感应力臂，设置触发感应的极限值；
步骤(2)所述害虫引诱模块将靶标害虫引诱过来，触碰十字撞击板，落入接虫漏斗内，靶标害虫进入害虫感应模块；
步骤(3)在害虫感应模块，靶标害虫触碰感应力臂，重力感应触发微动开关启动，进行一次计数，完成计数的靶标害虫进入害虫识别模块；
步骤(4)在害虫识别模块进行靶标害虫的识别，包含害虫的种类、数量以及虫龄相关信息；
步骤(5)数据处理模块将害虫感应模块记录的数据，将害虫识别模块记录的数据信息进行对比，对于多记、漏记、以及重复计数的情况进行校正，并结合环境感应模块监测的环境因子，进行相关监测信息上传、汇总、分析。
综上，本发明提供一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，采用重力感应方式触动感应开关启动并进行靶标害虫感应及计数，而无重力触碰时，整个装置进行休眠，其能耗需求少；同时，通过调整害虫感应模块微动开关的感应力臂，可根据靶标害虫的种类以及常规的重力情况，对于其感应的重力范围进行调整，降低非靶标害虫对于监测数据的干扰。采用害虫感应模块与害虫识别模块互为补充，既降低了外界干扰对害虫感应模块关于靶标害虫数据监测的影响，也避免了在人工能智能识别准确率的影响下，害虫识别模块对于靶标害虫识别误差的一系列问题，此外，对于同时触碰接虫板，微动开关被感应，而只进行一次感应计数的情况可通过害虫识别模块的数据进行校正，以获得靶标害虫的监测数据。因此，采用本发明一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置进行重点天牛的监测，对于靶标害虫的诱捕效果好，感应敏感性高，监测准确率高，能耗低，可达97％以上，满足野外天牛害虫的智能监测识别的需求。同时，对于所监测靶标的害虫进行数据的分析、发生趋势的预测预报，可指导相关害虫防控工作的开展。
附图说明：
结合以下附图详细描述本发明的示例性实施例，其中：
图1示意性示出本发明实施例的基于重力感应计数的天牛智能监测装置的结构示意图；
图2示意性示出本发明实施例的基于重力感应计数的天牛智能监测装置的害虫感应模块的结构示意图
图3示意性示出本发明实施例的基于重力感应计数的天牛智能监测装置的工作流程示意图；
1-环境感应模块；2-害虫引诱模块；3-害虫感应模块；4-害虫识别模块；5-数据处理模块；6-支架；7-能量供给模块；21-十字撞击板；22-接虫漏斗；23-诱芯架；31-导虫管；32-接虫板；33-微动开关；34-可调整支架；41-害虫识别层；42-害虫收集层。
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的具体实施方式并不局限于下述实施例。
实施例1：使用本发明基于重力感应计数的天牛智能监测装置进行松墨天牛的监测
将本发明一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置悬挂至松墨天牛监测点，进行松墨天牛的监测及防控。首先根据松墨天牛的种群的特征，调整害虫感应模块3的微动开关33的感应力臂，设置可触发感应的范围值，在相关范围值内，均能触发害虫感应模块启动并实现计数；在装置的害虫引诱模块2的诱芯架上放置松墨天牛诱芯，进行靶标害虫引诱及捕获。
靶标害虫松墨天牛被引诱，触碰十字撞击板21，跌落至接虫漏斗22内，进入害虫感应模块3的导虫管31，触及接虫板32，接虫板震动，微动开关33被触发开启，并进行计数，并将相关数据发送至数据处理模块5，发送的数据包含：害虫的数量，感应的时间以及其他信息。
靶标害虫完成感应后，进入害虫识别模块4的害虫识别层，进行害虫的拍照以及视频的录制，并将相关图片及视频发送至数据处理模块，数据处理模块进行对于所拍摄图片及视频进行识别，并对虫情信息进行统计，包含：虫体数量，虫龄以及害虫种类，并将相关信息记录。
数据处理模块将害虫感应模块记录的数据以及害虫识别模块记录的数据信息进行对比，对于多记、漏记、以及重复计数的情况进行校正，并结合环境感应模块监测的环境因子的数据信息，进行相关监测信息上报、汇总、分析。
将本发明，放置在安徽省黄山进行松墨天牛的监测，同时，将本装置监测的数据采用人工核查的方式进行其实际数据的统计，判断其监测的准确性。
表1本发明的监测数据及准确性分析表单位：只
| 时间 | 本装置 | 人工核查 |
| 2021.5.7 | 6 | 6 |
| 2021.5.8 | 1 | 1 |
| 2021.5.9 | 5 | 5 |
| 2021.5.10 | 4 | 3 |
| 2021.5.11 | 2 | 2 |
| 2021.5.12 | 6 | 6 |
| 2021.5.13 | 8 | 8 |
| 2021.5.14 | 6 | 6 |
| 2021.5.15 | 5 | 5 |
| 2021.5.16 | 7 | 7 |
| 2021.5.17 | 9 | 9 |
| 2021.5.18 | 11 | 10 |
| 2021.5.19 | 5 | 5 |
| 2021.5.20 | 6 | 6 |
| 2021.5.21 | 3 | 3 |
| 2021.5.22 | 5 | 5 |
| 20215.23 | 8 | 8 |
| 2021.5.24 | 6 | 6 |
| 2021.5.25 | 7 | 7 |
| 2021.5.26 | 3 | 3 |
| 2021.5.27 | 5 | 5 |
根据表1可知，本发明装置获得数据在人工对监测数据进行复查，结果显示：
在2021.5.7至2021.5.27的21天的监测期间，仅2021.5.10与2021.5.18两天，本发明的监测数据与人工复核的数据存在差异，监测数据比实际人工复核的数据的差距为1只，其余监测数据与人工统计的数据一致，其数据监测的准确性为98.27％。
实施例2将本发明基于重力感应计数的天牛智能监测装置用于天牛的诱捕，并评价装置对天牛害虫的引诱效果。
将本发明一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置悬挂至拟监测点，进行天牛的监测及防控，其监测的天牛种类包括：双条杉天牛、短角幽天牛、松墨天牛。
首先根据拟监测天牛的种群的特征，调整害虫感应模块3的微动开关33的感应力臂，设置可触发感应的范围值，在相关范围值内，均能触发害虫感应模块启动并实现计数；在装置的害虫引诱模块2的诱芯架上放置松墨天牛诱芯，进行靶标害虫引诱及捕获。
靶标害虫松墨天牛被引诱，触碰十字撞击板21，跌落至接虫漏斗22内，进入害虫感应模块3的导虫管31，触及接虫板32，接虫板震动，微动开关33被触发开启，并进行计数，并将相关数据发送至数据处理模块5，发送的数据包含：害虫的数量，感应的时间以及其他信息。
靶标害虫完成感应后，进入害虫识别模块4的害虫识别层，进行害虫的拍照以及视频的录制，并将相关图片及视频发送至数据处理模块，数据处理模块进行对于所拍摄图片及视频进行识别，并对虫情信息进行统计，包含：虫体数量，虫龄以及害虫种类，并将相关信息记录。
数据处理模块将害虫感应模块记录的数据以及害虫识别模块记录的数据信息进行对比，对于多记、漏记、以及重复计数的情况进行校正，并结合环境感应模块监测的环境因子的数据信息，进行相关监测信息上报、汇总、分析。
在监测点1放置本装置1和现有技术1，进行双条杉天牛的引诱效果试验，本装置1与现有技术2均采用相同的引诱剂，即：双条杉天牛引诱剂；
在监测点2放置本装置2和现有技术2，进行短角幽天牛的引诱效果试验，本装置2与现有技术2均采用相同的引诱剂，即：短角幽天牛引诱剂；
在监测点3放置本装置3和现有技术3，进行松墨天牛的引诱效果试验，本装置3与现有技术3均采用相同的引诱剂，即：松墨天牛引诱剂。
按照每十天统计一次，对比本装置及现有技术对靶标害虫的诱捕数量。
监测时间为2020年5月至2020年8月。
表2本发明于现有技术靶标害虫的诱捕数据分析表单位：只
从表2可知：在5月-8月的天牛监测周期，本发明装置对于双条杉天牛的诱捕量达419只，而现有技术的诱捕量仅为299只，本发明装置对于短角幽天牛的诱捕量为330只，而现有技术的诱捕量仅为230只，本发明装置对于松墨天牛的诱捕量达375只，而现有技术的诱捕量仅为225只。由上述获得的监测数据可知：相对于现有技术，在相同的引诱剂的情况下，本发明的监测装置对于靶标天牛包含双条杉天牛、短角幽天牛、松墨天牛的诱捕效果均好于现有技术。
Claims (9)
1.一种基于重力感应计数的天牛智能监测装置，其结构包括：环境感应模块、害虫引诱模块、害虫感应模块、害虫识别模块、数据处理模块以及支架，其特征在于：所述害虫感应模块由重力感应触发启动并实现计数，无重力感应时，害虫感应模块为休眠状态。
2.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述环境感应模块包含：温度感应器、湿度感应器、光照感应器及雨水感应器；环境感应模块位于天牛诱捕装置的顶端，进行环境因子监测数据的收集及上传。
3.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述害虫引诱模块包含：十字撞击板、接虫漏斗以及嵌套在十字挡板中央的诱芯架组成，其中接虫漏斗位于十字撞击板下方。
4.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述害虫感应模块位于害虫引诱模块下方，所述害虫感应模块包含导虫管、接虫板以及微动开关；微动开关根据靶标害虫落入接虫板，通过重力感应来触发，实现靶标害虫数量的统计。
5.根据权利要求5所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述微动开关上具有可调整支架，可根据不同靶标害虫的重量，可以从不同维度调整微动开关的感应力臂。
6.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述虫识别模块分为上下两层，第一层为害虫识别层，对于进入害虫进行种类及数量的识别及记录，第二层为害虫收集层，对于识别的害虫进行收集以及定期清理。
7.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述数据处理模板包含数据记录，数据矫正以及数据汇总分析；数据处理模板分别记录害虫感应模板以及害虫识别模块的数据，并将两者数据进行对比，校正，分析处理校正后的数据。
8.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置，其特征在于：所述天牛智能监测装置结构还包能量供给模块，能量供给模块为能量供给模块为交流电、太阳能板或太阳能板与交流电的组合。
9.根据权利要求1所述的天牛智能监测装置的靶标害虫监测的方法，其特征在于：
步骤（1）根据靶标害虫的群体特征，通过微动开关调整感应力臂，设置触发感应的极限值；
步骤（2）所述害虫引诱模块将靶标害虫引诱过来，触碰十字撞击板，落入接虫漏斗内，靶标害虫进入害虫感应模块；
步骤（3）在害虫感应模块，靶标害虫触碰感应力臂，重力感应触发微动开关开启，进行第一次计数，完成计数的靶标害虫进入害虫识别模块；
步骤（4）在害虫识别模块进行靶标害虫的识别，包含害虫的种类、数量以及虫龄；
步骤（5）数据处理模块将害虫感应模块记录的数据以及害虫识别模块记录的数据信息进行对比，对于多记、漏记、以及重复计数的情况进行校正，并结合环境感应模块监测的环境因子，进行相关监测信息上传、汇总、分析。
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110888624.1A patent/CN113475473A/zh active Pending
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