CN116686805A - 一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法，所述预警装置包括迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置，所述迁飞性害虫图像采集装置包括设置在幕布箱上的幕布、位于幕布箱内的诱捕装置，以及工业镜头面向幕布的工业相机。本发明在使用时，稻田气象要素采集装置主要采集稻田内的气象数据，迁飞性害虫图像采集装置主要对害虫进行诱捕或拍摄来了解害虫的种类、数量，在白天时，通过工业相机对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，得到水稻自然环境下的害虫图像，在晚上时，通过幕布、幕布箱内的诱捕装置，对害虫进行诱捕，并用相机进行拍摄诱捕的害虫，从而了解害虫的种类、数量，从而及时进行预警。

Description

一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法

技术领域

本申请涉及水稻病虫害识别技术领域，具体涉及一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法。

背景技术

水稻作为我国重要的粮食作物，虫害是造成粮食减产的重要原因，如褐飞虱、灰飞虱、白背飞虱和稻纵卷叶螟等害虫容易形成种群爆发对水稻造成危害，这些害虫具有远距离迁飞性、突发性、暴发性和毁灭性等特点。如果监测预警不及时，可能影响水稻的生长发育，降低水稻产量和品质，增加化学农药的使用量和残留，破坏水稻田的生态平衡。因此，建立有效的监测预警体系，及时掌握它们的发生动态和危害程度，科学制定防治策略，是实现水稻生产安全和可持续发展的重要措施。

传统迁飞性水稻害虫监测方式有人工田间调查，通过定期对水稻田进行病虫害的观察、记录和统计，分析害虫的发生规律和危害程度，人工调查方法费时费力，工作强度大；气象监测方法通过监测水稻田的气温、湿度、风向、风速等气象因素，结合害虫的生物学特性和迁飞规律，预测迁飞性害虫爆发时期；灯光诱捕法通过设置迁飞性害虫喜好的特定波长和灯光，诱捕成虫，了解害虫的种类、数量。以上监测水稻迁飞性害虫的方法比较单一，监测预警的准确性和及时性有待提高。

稻飞虱、稻纵卷叶螟等水稻害虫在稻田中具有迁飞性，传统灯光诱捕法为定向监测，虽然能诱捕到水稻害虫，但不能充分监测稻田中的水稻害虫，诱捕效果不稳定，而气象监测方法需要在水稻田布置多项监测设备，生产成本较高，且不能直接反应水稻害虫的种类、数量和分布。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法，通过迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置共同提供的信息数据，进行及时预警。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，包括迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置，所述迁飞性害虫图像采集装置包括设置在幕布箱上的幕布、位于幕布箱内的诱捕装置，以及工业镜头面向幕布的工业相机。

本发明在使用时，使用迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置的数据，来进行预警，稻田气象要素采集装置主要采集稻田内的气象数据，迁飞性害虫图像采集装置主要对害虫进行诱捕或拍摄来了解害虫的种类、数量，在白天时，通过工业相机对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，得到水稻自然环境下的害虫图像，在晚上时，通过幕布、幕布箱内的诱捕装置，对害虫进行诱捕，并用相机进行拍摄诱捕的害虫，从而了解害虫的种类、数量，从而及时进行预警。

作为优选，所述工业相机和幕布箱均可拆卸连接在基座上，所述基座设置在履带式小车的顶面上。

本优选方案中，履带式小车的接地面积较大，对土壤的压实作用较小，有利于保护水稻田的土壤结构和水分，能够灵活地在水稻田中进行转向和调整方向。

作为优选，所述履带式小车的顶面上设有回转轴承，所述基座固接在回转轴承的外圈上，回转轴承的内圈与履带式小车固接，所述履带式小车上还固接有驱动回转支撑转动的电机。

本优选方案在使用时，传统履带小车中心掉头时，由于土壤含水率越高，掉头半径越大，掉头速度越高，掉头半径越小，掉头阻力与土壤含水率和掉头速度呈正相关等现象。因此，为方便小车在水稻田进行掉头转向，驱动电机带动回转轴承外圈转动，基座在履带式小车上可以实现360度的旋转，从而实现基座的转动，此时基座方向发生了变化，即对基座进行了掉头，从而避免了小车在在水稻田掉头时，需要考虑地面参数、掉头速度和掉头阻力对掉头半径的影响。

作为优选，所述基座上还设有控制台，以及与控制台电性连接的导航装置，控制台还电性连接履带小车的驱动装置，所述控制台与远程服务器电性连接。

本优方案通过控制台的设置，及时将信息传递给远程服务器。

作为优选，所述基座上固接有X轴轨道，X轴轨道上设有沿幕布长度滑动的X轴步进电机，X轴步进电机上固接有Z轴轨道，Z轴轨道上设有沿幕布高度方向滑动的Z轴步进电机，Z轴步进电机上设有向幕布宽度方向幕布延伸的支杆，支杆上固接有Y轴仰角电机，Y轴仰角电机输出轴上固接有所述工业相机。

本优选方案在使用时，通过X轴步进电机和X轴轨道的配合和带动Z轴轨道在幕布的长度方向上移动，即带动工业相机沿幕布的长度方向移动，通过Z轴轨道和Z轴步进电机的设置，带动工业相机沿幕布的高度方向移动，通过Y轴仰角电机，带动工业相机的俯仰角度，从而调节工业相机的位置，便于白天对水稻植株不同位置的害虫进行拍摄，也便于对幕布不同的位置的拍摄。

作为优选，所述Z轴轨道的顶面上还连接有位于工业相机正上方的遮雨盖，所述遮雨盖内设有补光灯。

本优选方案通过补光灯的设置，给与工业相机补光，通过遮雨盖的设置，为工业相机进行遮雨。

作为优选，所述诱捕装置包括诱捕光源和诱捕剂，所述幕布箱外还设有沿幕布高度方向滑动且沿幕布长度方向延伸的毛刷，所述幕布位于毛刷和幕布箱之间，所述毛刷上的刷毛延伸至幕布上，所述基座上还设有位于幕布下方的集虫盒。

本优选方案在使用时，利用诱捕剂和诱捕光源，对害虫进行诱捕，使害虫落到幕布上，当需要前往下一个位置进行诱捕时，驱动毛刷沿高度方向移动，毛刷上的刷毛将害虫从幕布上清除到集虫盒内，从而有助于下一个位置的害虫的诱捕。

作为优选，所述稻田气象要素采集装置包括设置在基座上且沿高度方向延伸的伸缩杆，伸缩杆上固接有支架，支架的顶面上设有温湿度传感器，降雨量传感器，光照传感器，风速风向传感器。

本优选方案通过伸缩杆的设置，便于根据水稻田植株的高度，使用伸缩杆将稻田气象要素采集装置调节至水稻田合适的位置；通过温湿度传感器采集空气中的温度和相对湿度，可以反映水稻生长环境的热量和水分状况，也可以影响害虫的活动和繁殖；光照传感器采集太阳辐射或者光合有效辐射，可以反映水稻生长环境的光能供给，也可以影响害虫的取食和迁移；风速风向传感器采集风速和风向，可以反映水稻生长环境的气流状况，也可以影响害虫的扩散和迁飞；降雨量传感器采集降雨量可以反映水稻生长环境的降水状况，也可以影响害虫的存活和发展。

作为优选，伸缩杆的顶面上还固接有太阳能电池板，太阳能电池板连接有位于基座上的蓄电池。

本优选方案通过太阳能电池板和蓄电池的设置，便于对太阳能进行充分的收集利用。

一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置的使用方法，包括以下使用方法：

a、当移动小车在夜间进行自主巡航时，移动小车按预设轨迹和工作地点进行数据采集，幕布箱内部诱捕光源发出特定波长和频率的光线，诱捕剂释放特定种类和比例的性信息素吸引稻飞虱和稻纵卷叶螟等害虫飞到幕布上；待一定时间诱捕完成后，驱动毛刷沿高度方向移动，刷毛清除幕布上的水稻害虫，使水稻害虫掉落到集虫盒内，从而确保在不同地点诱捕时，刷掉幕布上的害虫，从而在水稻田不同区域吸引更多的水稻害虫；

b、当移动小车在白天进行自主巡航时，将幕布箱从移动小车上去掉，并按预设的路线或者实时的指令，在田间自由移动，通过调整工业相机和镜头的角度对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，并将水稻自然环境下的害虫图像，输送到与远程服务器上；

c、无论是在白天还是晚上，根据水稻田植株的高度，使用伸缩杆将稻田气象要素采集装置调节至水稻田合适的位置，确保温湿度传感器、光照传感器、风速风向传感器、降雨量传感器采集到准确的气象信息，伸缩杆顶部安装有太阳能电池板，白天光照充足的时候为移动小车基座上的蓄电池补充电源，蓄电池为整个小车提供电源；

d、控制器收到气象要素采集装置的环境变量信息和迁飞性害虫采集装置的害虫图像信息后，控制器通过无线传输器输送到远程服务平台，远程服务平台对稻田的害虫进行分类识别，发出预警信息。

本发明的有益效果为：本发明在使用时，使用迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置的数据，来进行预警，稻田气象要素采集装置主要采集稻田内的气象数据，迁飞性害虫图像采集装置主要对害虫进行诱捕或拍摄来了解害虫的种类、数量，在白天时，通过工业相机对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，得到水稻自然环境下的害虫图像，在晚上时，通过幕布、幕布箱内的诱捕装置，对害虫进行诱捕，并用相机进行拍摄诱捕的害虫，从而了解害虫的种类、数量，从而及时进行预警。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构工业相机处的示意图；

图3为本发明结构幕布处的示意图；

图4为稻田气象要素采集装置处示意图；

图5为本发明使用方法的流程图；

图中所示：

1、履带式小车，2、蓄电池，3、回转轴承，4、幕布箱，5、稻田气象要素采集装置，7.导航装置，8、控制器，9、基座，10、伸缩杆，11、风速风向传感器，12、太阳能电池板，13、温湿度传感器，14、降雨量传感器，15、光照传感器，16、支架，17、X轴轨道，18、X轴步进电机，19、Z轴轨道，20、工业镜头，21、补光灯，22、承重杆，23、遮雨盖，24、工业相机，25、Z轴步进电机，26、Y轴仰角电机，27、集虫盒，28、诱捕光源，29、诱捕剂，30、毛刷，31、第一步进电机，32第一轨道。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

参照附图1，本发明为一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置及方法，监测预警装置是一种可以在稻田中自动巡航和采集数据的设备，用于监测和预警水稻"两迁"害虫的发生情况，"两迁"害虫主要为稻飞虱和稻纵卷叶螟，本发明包括履带式小车1和数据采集装置。

履带式小车1的行走部分为履带，可以在不同地形和作物高度下灵活移动，履带式小车1内设有驱动履带传动的驱动电机，履带式小车1的顶面上设有回转轴承3，回转轴承3的外圈上固接有位于履带式小车1的上方的基座9，回转轴承3的内圈固接在履带式小车1的顶面上，履带式小车1的顶面上还设有输出轴上套接有主动齿轮的电机，所述主动齿轮与回转轴承3外圆上齿圈啮合。

当转盘式履带小车需要原地转向时，可以通过控制两组履带的速度和方向，使得两组履带都停止运动，或者两组履带都以相同的速度和方向运动，实现履带保持不动，而基座9通过回转轴承3的旋转角度和速度，实现360度的旋转，这种转向方式的优点是可以使转盘式履带小车在原地调整基座9的朝向，可以使履带式小车1在有限的空间内快速调整行进方向，提高移动效率和灵活性。

基座9上还设有导航装置7、与导航装置7电性连接的控制台，控制台与远程服务器电性连接。

基座9上还设有迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置5，稻田气象要素采集装置5实时采集水稻田害虫图像、温湿度、风速风向、光照、降雨量等数据，通过无线网络远程传输到管理平台，识别和定位水稻迁飞性害虫的发生情况。在水稻田间进行自主或遥控的监测、预警和防治工作，提高水稻病虫害管理的效率和精准度。

参照图2和图3，迁飞性害虫图像采集装置用工业相机24拍摄水稻田间的图像，拍摄水稻植株上的稻飞虱和稻纵卷叶螟等害虫；迁飞性害虫图像采集装置包括设置在幕布箱4上的幕布、位于幕布箱4内的诱捕装置，以及工业镜头20面向幕布的工业相机24，诱捕装置包括诱捕光源28和诱捕剂29，诱捕剂29包括性引诱剂。

幕布箱4外还设有沿幕布高度方向滑动且沿幕布长度方向延伸的毛刷30，所述幕布位于毛刷30和幕布箱4之间，所述毛刷30上的刷毛延伸至幕布上，所述基座9上还设有位于幕布下方的集虫盒27，毛刷30的两端均固接有第一步进电机31，幕布箱4上设有沿高度方向延伸且分别与两个第一步进电机31配合的第一轨道32。

基座9上固接有位于幕布侧面且平行与幕布长度方向的X轴轨道，X轴轨道上设有沿幕布长度滑动的X轴步进电机，X轴步进电机上固接有Z轴轨道，Z轴轨道上设有沿幕布高度方向滑动的Z轴步进电机，Z轴步进电机上设有向幕布宽度方向幕布延伸的支杆，支杆上固接有Y轴仰角电机26，Y轴仰角电机输出轴上固接有工业相机24，Z轴轨道的顶面上还连接与支杆平行设置的承重杆22，承重杆22上固接有位于工业相机24正上方的遮雨盖23，所述遮雨盖23内设有补光灯21。

通过不同工业镜头20的使用调节工业相机24的焦距和视角，保证图像的清晰度和覆盖范围；补光灯21在夜间或光线不足的情况下，为工业相机24提供光照，保证图像的亮度；X轴轨道步进电机控制工业相机24在X轴方向上的移动，实现水平方向上的拍摄，Z轴轨道步进电机控制工业相机24在Z轴方向上的移动，实现竖直方向上的拍摄；Y轴仰角控制电机控制工业相机24在Y轴方向上的旋转，实现仰角的调节。

当移动小车在夜间进行自主巡航时，移动小车按预设轨迹和工作地点进行数据采集，幕布箱4内部诱集光源发出特定波长和频率的光线，性引诱剂盒释放特定种类和比例的性信息素吸引稻飞虱和稻纵卷叶螟等害虫飞到幕布上。

毛刷30清除幕布箱4外侧幕布上的水稻害虫，确保在水稻田不同区域吸引更多的水稻害虫；集虫盒27收集毛刷30从幕布上清扫下的水稻害虫；幕布箱4内部设有诱集光源，同时保护集虫盒27不受外界干扰。

当移动小车在白天进行自主巡航时，将幕布箱4从移动小车上去掉，并按预设的路线或者实时的指令，在田间自由移动，通过调整工业相机24和镜头的角度对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，将水稻自然环境下的害虫图像，通过无线传输设备输送到地服务器。

参照附图4，稻田气象要素采集装置5稻包括设置在基座9上且沿高度方向延伸的伸缩杆10，伸缩杆10上固接有支架16，支架16的顶面上设有温湿度传感器13，降雨量传感器14，光照传感器15，风速风向传感器11，伸缩杆10的顶面上还固接有太阳能电池板12，太阳能电池板12连接有位于基座9上的蓄电池2，蓄电池2通过导线与各个步进电机和电机连接。

温湿度传感器13采集空气中的温度和相对湿度，可以反映水稻生长环境的热量和水分状况，也可以影响害虫的活动和繁殖；光照传感器15采集太阳辐射或者光合有效辐射，可以反映水稻生长环境的光能供给，也可以影响害虫的取食和迁移；风速风向传感器11采集风速和风向，可以反映水稻生长环境的气流状况，也可以影响害虫的扩散和迁飞；降雨量传感器14采集降雨量可以反映水稻生长环境的降水状况，也可以影响害虫的存活和发展。

根据水稻田植株的高度，使用伸缩杆10将稻田气象要素采集装置5调节至水稻田合适的位置，确保采集到准确的气象信息，伸缩杆10顶部安装有太阳能电池板12，白天光照充足的时候为移动小车基座9上的蓄电池2补充电源，蓄电池2为整个小车提供电源。

本发明一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置的使用方法，包括以下使用方法：

a、当移动小车在夜间进行自主巡航时，移动小车按预设轨迹和工作地点进行数据采集，幕布箱4内部诱捕光源28发出特定波长和频率的光线，诱捕剂29释放特定种类和比例的性信息素吸引稻飞虱和稻纵卷叶螟等害虫飞到幕布上；待一定时间诱捕完成后，驱动毛刷30沿高度方向移动，刷毛清除幕布上的水稻害虫，使水稻害虫掉落到集虫盒27内，从而确保在不同地点诱捕时，刷掉幕布上的害虫，从而在水稻田不同区域吸引更多的水稻害虫；

b、当移动小车在白天进行自主巡航时，将幕布箱4从移动小车上去掉，并按预设的路线或者实时的指令，在田间自由移动，通过调整工业相机24和镜头的角度对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，并将水稻自然环境下的害虫图像，输送到与远程服务器上；

c、无论是在白天还是晚上，根据水稻田植株的高度，使用伸缩杆10将稻田气象要素采集装置5调节至水稻田合适的位置，确保温湿度传感器13、光照传感器15、风速风向传感器11、降雨量传感器14采集到准确的气象信息，伸缩杆10顶部安装有太阳能电池板12，白天光照充足的时候为移动小车基座9上的蓄电池2补充电源，蓄电池2为整个小车提供电源；

d、控制器8收到气象要素采集装置的环境变量信息和迁飞性害虫采集装置的害虫图像信息后，控制器8通过无线传输器输送到远程服务平台，远程服务平台对稻田的害虫进行分类识别，发出预警信息。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：包括迁飞性害虫图像采集装置和稻田气象要素采集装置（5），所述迁飞性害虫图像采集装置包括设置在幕布箱（4）上的幕布、位于幕布箱（4）内的诱捕装置，以及工业镜头（20）面向幕布的工业相机（24）。

2.根据权利要求1所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述工业相机（24）和幕布箱（4）均可拆卸连接在基座（9）上，所述基座（9）设置在履带式小车（1）的顶面上。

3.根据权利要求2 所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述履带式小车（1）的顶面上设有回转轴承（3），所述基座（9）固接在回转轴承（3）的外圈上，回转轴承（3）的内圈与履带式小车（1）固接，所述履带式小车（1）上还固接有驱动回转支撑转动的电机。

4.根据权利要求1 或2所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述基座（9）上还设有控制台，以及与控制台电性连接的导航装置（7），控制台还电性连接履带小车的驱动装置，所述控制台与远程服务器电性连接。

5.根据权利要求1 所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述基座（9）上固接有X轴轨道，X轴轨道上设有沿幕布长度滑动的X轴步进电机，X轴步进电机上固接有Z轴轨道，Z轴轨道上设有沿幕布高度方向滑动的Z轴步进电机，Z轴步进电机上设有向幕布宽度方向幕布延伸的支杆，支杆上固接有Y轴仰角电机（26），Y轴仰角电机输出轴上固接有所述工业相机（24）。

6.根据权利要求5所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述Z轴轨道的顶面上还连接有位于工业相机（24）正上方的遮雨盖（23），所述遮雨盖（23）内设有补光灯（21）。

7.根据权利要求1所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述诱捕装置包括诱捕光源（28）和诱捕剂（29），所述幕布箱（4）外还设有沿幕布高度方向滑动且沿幕布长度方向延伸的毛刷（30），所述幕布位于毛刷（30）和幕布箱（4）之间，所述毛刷（30）上的刷毛延伸至幕布上，所述基座（9）上还设有位于幕布下方的集虫盒（27）。

8.根据权利要求1 所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：所述稻田气象要素采集装置（5）包括设置在基座（9）上且沿高度方向延伸的伸缩杆（10），伸缩杆（10）上固接有支架（16），支架（16）的顶面上设有温湿度传感器（13），降雨量传感器（14），光照传感器（15），风速风向传感器（11）。

9.根据权利要求8 所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置，其特征在于：伸缩杆（10）的顶面上还固接有太阳能电池板（12），太阳能电池板（12）连接有位于基座（9）上的蓄电池（2）。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的迁飞性水稻害虫移动监测预警装置的使用方法，其特征在于，包括以下使用方法：

a、当移动小车在夜间进行自主巡航时，移动小车按预设轨迹和工作地点进行数据采集，幕布箱（4）内部诱捕光源（28）发出特定波长和频率的光线，诱捕剂（29）释放特定种类和比例的性信息素吸引稻飞虱和稻纵卷叶螟等害虫飞到幕布上；待一定时间诱捕完成后，驱动毛刷（30）沿高度方向移动，刷毛清除幕布上的水稻害虫，使水稻害虫掉落到集虫盒（27）内，从而确保在不同地点诱捕时，刷掉幕布上的害虫，从而在水稻田不同区域吸引更多的水稻害虫；

b、当移动小车在白天进行自主巡航时，将幕布箱（4）从移动小车上去掉，并按预设的路线或者实时的指令，在田间自由移动，通过调整工业相机（24）和镜头的角度对水稻植株上的害虫进行近距离的拍摄，并将水稻自然环境下的害虫图像，输送到与远程服务器上；

c、无论是在白天还是晚上，根据水稻田植株的高度，使用伸缩杆（10）将稻田气象要素采集装置（5）调节至水稻田合适的位置，确保温湿度传感器（13）、光照传感器（15）、风速风向传感器（11）、降雨量传感器（14）采集到准确的气象信息，伸缩杆（10）顶部安装有太阳能电池板（12），白天光照充足的时候为移动小车基座（9）上的蓄电池（2）补充电源，蓄电池（2）为整个小车提供电源；

d、控制器（8）收到气象要素采集装置的环境变量信息和迁飞性害虫采集装置的害虫图像信息后，控制器（8）通过无线传输器输送到远程服务平台，远程服务平台对稻田的害虫进行分类识别，发出预警信息。