CN114946794A - 一种仓储害虫灯光诱捕器及其自动监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仓储害虫灯光诱捕器，包括诱捕体、反光粘板、灯光装置、电源装置、摄像装置、害虫的防逃逸装置、诱芯，本发明设计了诱捕体形态，其内倾角为45°，表面布满诱捕小孔；基于粮仓中常见害虫体形大小计算设计了小孔孔径为2.5mm，朝向向上；灯光波长为500nm。考虑诱捕器的便携性和实用价值，诱捕器整体高度287mm，其中诱捕体的高度(长)为162mm，直径为300mm，小圆直径46mm；反光粘板为小圆直径47cm，大圆直径270mm，高度50mm的锥体形状。并提供了其监测方法。基于图像二值化原理设计了灯光诱捕器用于储粮害虫的在线检测系统，该系统由诱捕器内的摄像头和电脑终端的图像处理软件等组成，编写了计数模块的工作程序，可以实现储藏物害虫在线监测。

Description

一种仓储害虫灯光诱捕器及其自动监测方法
技术领域
本发明涉及一种诱捕器，尤其是涉及一种仓储害虫灯光诱捕器及其自动监测方法。
背景技术
在粮食和其它储藏物储藏过程中，害虫的检查防治一直是重中之重。目前，现有的仓储诱捕器可大致分为以下两类：第一类，被动诱捕器，其作用过程是利用害虫的运动和钻孔习性使其落入诱捕器内，并且不仅对诱捕器周围害虫有引诱作用，还会因为放置时间越长，更远的害虫因为运动也有可能进入诱捕器。其缺点为不能及早发现粮仓害虫，只能依赖害虫运动来发现仓储害虫，具有一定的随机性；第二类，主动诱捕器，通过物理或化学的方法对害虫进行主动诱捕。其缺点为只能单一的通过灯光或诱芯来诱捕害虫，没有把物理和化学方法有机集合。另外，这两类诱捕器都不能在线检测仓储害虫数量，需要人工进仓取出诱捕器对仓储害虫进行检测。这大大增加了劳动成本，减少了仓储从业者的安全性，并且在粮仓施药密闭或低氧储藏期间不能及时监测仓储害虫，从而影响消杀效果。并且，现有的大多数检查方法费时费力，时效性差，无法实现对储粮虫情进行及时判断和检查计数。
发明内容
发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种仓储害虫灯光诱捕器，实现对储藏物害虫的计数，实现粮情判断的功能，能够做到及时监测仓内虫害。并提供了其自动监测方法。
技术方案：一种仓储害虫灯光诱捕器，包括反光粘板、光圈一、光圈固定装置、害虫防爬装置、电源固定装置、光圈二、摄像头固定装置、害虫防逃逸装置、摄像头、诱捕体、诱芯安置及集虫槽，光圈固定装置上端穿设于反光粘板顶部并与其连接，光圈一置于反光粘板顶部并与光圈固定装置连接，光圈固定装置的下端与电源固定装置的上端连接，害虫防爬装置套设安装于电源固定装置的上端的外周面上，诱捕体套设安装于电源固定装置下端的外周面上，摄像头固定装置穿设于电源固定装置内并与其连接，摄像头安装于摄像固定装置内并朝向诱捕体内部，光圈二、害虫防逃逸装置从上至下依次套设安装于电源固定装置的外周面上并位于诱捕体顶部，诱捕体罩设于诱芯安置及集虫槽上，摄像头与外界的检测预警系统信号连接。
本诱捕器是结合主动诱捕器、被动诱捕器和在线监测系统的技术，对这三类技术进行整合和优化，从而达到最优诱捕和监测效果。
进一步的，诱捕体为圆锥台型罩体，其外周面上分布有多个小孔，诱捕体的上端直径为46～47mm，下端直径为300～302mm，高度为148～150mm，外周面的水平倾角为45°。
进一步的，诱捕体外周面上分布有多圈小孔，每圈上的多个小孔依次以间距A或间距B间隔排列，相邻两圈小孔的其中一圈小孔以间距A间隔排列，另一圈以间距B排列，小孔的孔径为2.5mm，每个小孔倾斜开设并朝向右上方倾斜。
最佳的，小孔的倾斜角度为30～35°。
进一步的，反光粘板为圆锥台型罩体，其内里面上设有锡箔，反光粘板的上端直径为46～47mm，下端直径为246～248mm，高度为100～102mm。
最佳的，光圈一和光圈二均为LED光圈。
进一步的，诱芯安置及集虫槽包括诱芯、集虫托盘，集虫托盘的中部设有安装槽，诱芯置于安装槽中，诱捕体罩设于集虫托盘上。
进一步的，电源固定装置的内部设有电池模块，光圈一、光圈二、摄像头分别与其电信号连接。
进一步的，害虫防逃逸装置为圆锥台型罩体，其上端直径为46～47mm，下端直径为68～70mm，高度为23～25mm。
一种上述的仓储害虫灯光诱捕器的自动检测方法，包括以下步骤：
步骤一：放入诱芯，打开光圈一，使本诱捕器开始工作；
步骤二：12～24h后，打开光圈二，并通过检测预警系统打开摄像头进行拍照，并将照片发送至检测预警系统；
步骤三：检测预警系统利用像素点颜色差距设置阈值进行图像二值化，使图像为黑白两色，黑色像素点为害虫，周围为白色；
步骤四：计算黑色像素点数量，转化为害虫数量，得到虫情预警报告，检测诱捕器诱捕情况。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：首先，基于害虫行为学和生理生化机制，通过设计诱捕器的孔径的大小、排列方式、朝向和倾斜角度来增加诱捕器自身的诱捕能力；其次，通过在诱捕器装置里引入引诱剂和灯光来增加诱捕器的主动诱捕能力；最后，在诱捕器里增加摄像装置和芯片，进而实现诱捕器的害虫在线监测系统。综上所述，通过增加诱捕器的被动诱捕和主动诱捕能力，从而大大增加了诱捕器对害虫的诱捕能力；另外，还增加了诱捕器的在线检测系统，从而使诱捕器能实时呈现诱捕害虫数量。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的分解结构示意图；
图3为摄像头固定装置的结构示意图；
图4为第一组实验结果柱状图；
图5为第二组实验结果柱状图；
图6为第三组实验结果柱状图；
图7为第四组实验结果柱状图；
图8为第五组实验结果柱状图；
图9为第六组实验结果柱状图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
一种仓储害虫灯光诱捕器，如图1～3所示，包括反光粘板1、光圈一2、光圈固定装置3、害虫防爬装置4、电源固定装置5、电池模块6、光圈二7、摄像头固定装置8、害虫防逃逸装置9、摄像头10、诱捕体11、诱芯安置及集虫槽12，光圈一2和光圈二7均为LED光圈。
光圈固定装置3上端穿设于反光粘板1顶部并与其连接，光圈一2置于反光粘板1顶部并与光圈固定装置3连接，光圈固定装置3的下端与电源固定装置5的上端连接，害虫防爬装置4套设安装于电源固定装置5的上端的外周面上，诱捕体11套设安装于电源固定装置5下端的外周面上，摄像头固定装置8穿设于电源固定装置5内并与其连接，摄像头10安装于摄像固定装置8内并朝向诱捕体11内部，光圈二7、害虫防逃逸装置9从上至下依次套设安装于电源固定装置5的外周面上并位于诱捕体11顶部，电源固定装置5的内部设有电池模块6，光圈一2、光圈二7、摄像头10分别与电池模块6电信号连接。诱捕体11罩设于诱芯安置及集虫槽12上，摄像头10与外界的检测预警系统信号连接。诱捕体11外周面上分布有小孔，诱芯安置及集虫槽12包括诱芯、集虫托盘，集虫托盘的中部设有安装槽，诱芯置于安装槽中，诱捕体11罩设于集虫托盘上。
根据储粮昆虫钻孔和趋光的特性以及便于在粮仓使用的要求，为了实现在粮仓中实时监测害虫数量，实现诱捕器的两用性，设计本灯光诱捕器。该诱捕器可诱捕包括米象、玉米象、谷蠹、麦蛾、赤拟谷盗、杂拟谷盗、锈赤扁谷盗等。
为进一步优化结构，本诱捕器通过六组实验对各参数进行了进一步的确定。
一、第一组实验。
根据常见粮仓内害虫诱捕器设计参数，初步设计诱捕体小孔孔径2.5mm，朝向向上，等距(外边缘间距4mm)排列。在不透光长方体培养箱(规格大小：58*44*36.5cm3)中放入经冷冻处理的无虫小麦5kg，放入实验虫种赤拟谷盗，单次实验投放害虫90头，实验时长为24h，诱捕器放置于粮面上，盖上塑料箱的盖子，防止害虫逃逸。实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。试验结束后查看害虫数量，计算诱捕率。参考粮仓内害虫爬行能力分别设计诱捕器外壁与水平线角β为45、50、55、60度的诱捕体，进行不同诱捕体外壁倾斜角度诱捕对比试验，通过3D打印技术将其制出，随后在实验室内进行诱捕率对比实验，每个实验重复三次，得到结果如图4所示。由图中数据可知，诱捕体外壁倾斜角度对诱捕率影响很大，当诱捕体外壁倾斜角度为45°时诱捕率显著高于其他外壁倾斜角度的诱捕率(p≤0.01)，故选用此外壁倾斜角度设计诱捕体。
二、第二组实验。
已确定诱捕体外壁与水平线角β为45°，小孔朝向向上等距(小孔边缘距离4mm)排列。根据仓储害虫的体型将小孔孔径设置在2-4mm之间，并以0.5mm为梯度进行对比实验(即不同孔径大小诱捕率对比实验)，通过3D打印技术将其制出。在不透光长方体培养箱(规格大小：58*44*36.5cm3)中放入经冷冻处理的无虫小麦5kg，放入实验虫种赤拟谷盗90头，单次实验时长为24h，诱捕体放置于粮面上，盖上塑料箱的盖子，防止害虫逃逸。实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。实验结束后查看害虫数量，计算诱捕率，得到结果如图5所示。由图中数据可知，诱捕体小孔孔径对诱捕率的影响很大，当小孔孔径大小为2.5mm时的显著明显高于其他孔径的诱捕率(p≤0.01)，故选用此孔径设计诱捕体。
三、第三组实验。
已确定诱捕提外壁与水平线夹角为45°，小孔孔径2.5mm朝向向上。设计小孔排列方式为4mm等距排列和4/5mm交叉距离排列，3D打印后进行对比实验(不同小孔排列方式诱捕率对比实验)。在不透光长方体培养箱(规格大小：58*44*36.5cm3)中放入经冷冻处理的无虫小麦5kg，放入实验虫种赤拟谷盗90头，单次实验时长为24h，诱捕器放置于粮面上，盖上塑料箱的盖子，防止害虫逃逸。实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。试验结束后查看害虫数量，计算诱捕率，得到结果如图6所示。由图中数据可知，诱捕体小孔排列方式对诱捕率影响很大，当小孔交叉距离排列时诱捕率显著高于小孔等距排列的诱捕率(p≤0.01)，故选用此小孔排列方式设计诱捕体。
四、第四组实验。
已确定诱捕体外壁与水平线角β为45°，小孔孔径2.5mm不等距交叉(小孔外边缘距离4/5mm)排列。设计小孔朝向方式为向上或向下3D打印后进行对比实验(同小孔朝向方式诱捕率对比实验)。在不透光长方体培养箱(规格大小：58*44*36.5cm3)中放入经冷冻处理的无虫小麦5kg，放入实验虫种赤拟谷盗90头，单次实验时长为24h，诱捕器放置于粮面上，盖上塑料箱的盖子，防止害虫逃逸。实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。试验结束后查看害虫数量，计算诱捕率，得到结果如图7所示。由图中数据可知，诱捕体小孔朝向对诱捕率的影响很大，当小孔朝向向上时诱捕率显著高于小孔朝向向下时的诱捕率(p≤0.01)，故选用此小孔朝向方式设计诱捕体。
五、第五组实验。
已确定诱捕体(11)外壁与水平线角β为45°，小孔孔径2.5mm不等距交叉(小孔外边缘距离4/5mm)排列，设计小孔朝向方式为向上。在不透光长方体培养箱(规格大小：58*44*36.5cm3)中放入经冷冻处理的无虫小麦5kg，放入实验虫种赤拟谷盗90头，单次实验时长为24h，诱捕器放置于粮面上，盖上塑料箱的盖子，防止害虫逃逸。实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。设置不同的实验条件为无灯光无诱芯、单诱芯无灯光、单灯光无诱芯、灯光与诱芯结合四种，其他条件相同。每个实验重复三次，24h后查看诱捕率。使用单因素方差分析和Duncan多重分析来比较不同处理的差别后，得到结果如图8所示。由图中数据可知，灯光和诱芯组合方式对诱捕率的影响很大，当灯光和诱芯组合时诱捕率显著高于其他组合方式的诱捕率(p≤0.01)，故选用此结合方式设计诱捕器。
六、第六组实验。
在诱芯安置及集虫槽12中放入不同数目的实验虫种锈赤扁谷盗，实验过程中设定环境温度25℃，相对湿度70％。利用诱捕体上方的摄像装置对集虫槽拍照后经软件进行图片二值化处理分析后得到害虫数量，与实际害虫数量对比，得到计数准确率，每项实验重复三次，得到结果如图9所示。由图中数据可知，本诱捕器摄像计数方法计数准确率均在93％以上，达到一般诱捕器的计数要求。
综上所述，诱捕体11为圆锥台型罩体，其外周面上分布有多个小孔，诱捕体11的上端直径为46～47mm，下端直径为300～302mm，高度为148～150mm，外周面的水平倾角为45°。诱捕体11外周面上分布有多圈小孔，每圈上的多个小孔依次以间距A或间距B间隔排列，相邻两圈小孔的其中一圈小孔以间距A间隔排列，另一圈以间距B排列，小孔的孔径为2.5mm，每个小孔倾斜开设并朝向右上方倾斜。小孔的倾斜角度为30～35°。反光粘板1为圆锥台型罩体，其内里面上设有锡箔，反光粘板1的上端直径为46～47mm，下端直径为246～248mm，高度为100～102mm。害虫防逃逸装置9为圆锥台型罩体，其上端直径为46～47mm，下端直径为68～70mm，高度为23～25mm。
上述的仓储害虫灯光诱捕器的自动检测方法，包括以下步骤：
步骤一：放入诱芯，打开光圈一，使本诱捕器开始工作；
步骤二：12～24h后，打开光圈二，并通过检测预警系统打开摄像头进行拍照，并将照片发送至检测预警系统；
步骤三：检测预警系统利用像素点颜色差距设置阈值进行图像二值化，使图像为黑白两色，黑色像素点为害虫，周围为白色；
步骤四：计算黑色像素点数量，转化为害虫数量，得到虫情预警报告，检测诱捕器诱捕情况。
本发明设计害虫计数模块是带LED灯的普通微距摄像头和终端电脑的检测预警系统。软件编程的开发工具是Microsoft Visual Studio，软件运行环境是装有Windows系统的计算机。首先从软件中打开摄像头进行拍照，利用像素点颜色差距设置阈值进行图像二值化。二值化后的图像为黑白两色黑色像素点为害虫，周围为白色。接下来通过计算黑色像素点数量，转化为害虫数量。

Claims (10)

1.一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：包括反光粘板(1)、光圈一(2)、光圈固定装置(3)、害虫防爬装置(4)、电源固定装置(5)、光圈二(7)、摄像头固定装置(8)、害虫防逃逸装置(9)、摄像头(10)、诱捕体(11)、诱芯安置及集虫槽(12)，光圈固定装置(3)上端穿设于反光粘板(1)顶部并与其连接，光圈一(2)置于反光粘板(1)顶部并与光圈固定装置(3)连接，光圈固定装置(3)的下端与电源固定装置(5)的上端连接，害虫防爬装置(4)套设安装于电源固定装置(5)的上端的外周面上，诱捕体(11)套设安装于电源固定装置(5)下端的外周面上，摄像头固定装置(8)穿设于电源固定装置(5)内并与其连接，摄像头(10)安装于摄像固定装置(8)内并朝向诱捕体(11)内部，光圈二(7)、害虫防逃逸装置(9)从上至下依次套设安装于电源固定装置(5)的外周面上并位于诱捕体(11)顶部，诱捕体(11)罩设于诱芯安置及集虫槽(12)上，摄像头(10)与外界的检测预警系统信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：诱捕体(11)为圆锥台型罩体，其外周面上分布有多个小孔，诱捕体(11)的上端直径为46～47mm，下端直径为300～302mm，高度为148～150mm，外周面的水平倾角为45°。
3.根据权利要求2所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：诱捕体(11)外周面上分布有多圈小孔，每圈上的多个小孔依次以间距A或间距B间隔排列，相邻两圈小孔的其中一圈小孔以间距A间隔排列，另一圈以间距B排列，小孔的孔径为2.5mm，每个小孔倾斜开设并朝向右上方倾斜。
4.根据权利要求3所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：小孔的倾斜角度为30～35°。
5.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：反光粘板(1)为圆锥台型罩体，其内里面上设有锡箔，反光粘板(1)的上端直径为46～47mm，下端直径为246～248mm，高度为100～102mm。
6.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：光圈一(2)和光圈二(7)均为LED光圈。
7.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：诱芯安置及集虫槽(12)包括诱芯、集虫托盘，集虫托盘的中部设有安装槽，诱芯置于安装槽中，诱捕体(11)罩设于集虫托盘上。
8.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：电源固定装置(5)的内部设有电池模块(6)，光圈一(2)、光圈二(7)、摄像头(10)分别与电池模块(6)电信号连接。
9.根据权利要求1所述的一种仓储害虫灯光诱捕器，其特征在于：害虫防逃逸装置(9)为圆锥台型罩体，其上端直径为46～47mm，下端直径为68～70mm，高度为23～25mm。
10.一种根据权利要求1～9任一所述的仓储害虫灯光诱捕器的自动检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一：放入诱芯，打开光圈一(2)，使本诱捕器开始工作；
步骤二：12～24h后，打开光圈二(7)，并通过检测预警系统打开摄像头进行拍照，并将照片发送至检测预警系统；
步骤三：检测预警系统利用像素点颜色差距设置阈值进行图像二值化，使图像为黑白两色，黑色像素点为害虫，周围为白色；
步骤四：计算黑色像素点数量，转化为害虫数量，得到虫情预警报告，检测诱捕器诱捕情况。
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