CN1514935A - 用来探测、识别及密度量化在谷物料堆中的食谷害虫的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用来探测、分类及密度量化在谷物料堆等中同时存在的一类或几类害虫的食谷害虫的一种方法和一种设备，它在于通过害虫发出的噪声和声音及/或次声波振动探测所述害虫。它包括执行如下操作：记录在所述料堆中的真实噪声；消除已知的伪噪声；在由与能量波峰相对应的生成包络能量曲线上探测，并且由其确定平均频率、频谱宽度和总能量；把所述窗口每一个的平均频率和宽度与具有类似已知和列出特性的窗口的那些相比较，以便进行分类学分类；最后，把所述窗口每一个的平均频率和总能量与具有类似已知和列出特性的窗口的那些相比较，以便进行密度量化。

Description

用来探测、识别及密度量化 在谷物料堆中的食谷害虫的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用来探测、分类及密度量化在可能受虫害的食品料堆，如谷物料堆，中同时存在的一类或几类害虫的方法、及用于实施该方法的一种设备。

背景技术

在农业和粮食领域中，害虫在庄稼和产品贮存方面引起严重损害。

一般地，进行系统性的杀虫处理以消除害虫。

尽管借助于只用肉眼检查高于地面的庄稼部分确定害虫种类和密度较容易，但这不适用于当在仓库、筒仓或卡车中存储或运输时的产品，特别是谷物，因为探测在批料内的虫害程度非常困难。

目前，通过过筛一个或几个样本进行分析。然而，虫害可能是均匀的或不均匀的，并且发展得深度较大或较小。因此，为了得到较不随机的结果，在害虫可能躲藏的区域中取样，例如在已经观察到温度升高的区域中取样，温度升高可能是害虫存在的征兆。

如果在样本中发现一只害虫，则进行整批的处理，并且如果在样本中没有发现害虫，则在怀疑的情况下，也经常处理整批。因而，进行杀虫剂的系统喷洒，这导致过处理。

这种方法的缺点在于，使用的处理基于常常是有毒的化学制品。

区别两种类型的处理：冲击处理和残余处理。冲击处理基于敌敌畏的使用，敌敌畏是有毒的，在两三个小时内杀死所有害虫，并且因为其高挥发性，在48小时内几乎完全消失。残余处理使用允许杀虫剂的残余作用的缓慢降解(degrading)分子，其有效性覆盖较长时间，花72小时杀死所有害虫，并且保证新害虫的杀伤至少3至4个月。

杀虫剂的使用目前引起谷物种植者，特别是加工者，的非常强烈关注，他们因而在短期内禁止杀虫剂，同时要求无害虫谷物。

有允许抗击害虫侵害的可选择方法，主要基于通过通风冷却料堆。这些方法允许限制过处理，但另一方面要求料堆的严格跟踪和可靠的害虫探测方法。

已经提供有允许探测害虫存在、和其分类以及其量化的设备。这些设备的大部分几乎不使用，因为它们提供其使用复杂的探测装置、收集装置和分析装置。

因而，由US 5,646,404已知用来量化探测食谷害虫的一种设备和一种方法，所述设备包括能够探测在通过通道的大量谷类中包含的害虫的红外线装置。这种设备事实上包括一种改进的筛子，其结果这时也取决于取样的位置。

也已知使用能够通过听害虫制造的噪声，不管是移动、咀嚼或其它噪声，探测害虫的装置的方法。然而这些方法面临一些问题，特别是可能扭曲结果的随机噪声问题、和另外的难以分类和密度量化害虫的问题。

US 4,991,439公开了这种类型的设备，该设备使用用来探测由食谷害虫产生的振动的压电晶体，因而通过分析振动和把它们与已知振动相比较，允许确定涉及的种类。这种设备根据两个实施例而提供，一个能直接用在料堆中而另一个通过分析样本使用。从结果的观点看，设备因为随机噪声不是非常可靠。这是希望借助于取样操作的原因，因为它允许把样本运到安静的地方在没有随机噪声的情况下进行该样本的分析。

这些设备的发明者一直试图解决由在谷物料堆中害虫的存在产生的问题，并且他开发了一种用来探测和分类害虫的设备，这在US4 895 025中描述。借助于这种设备，记录由害虫发出的声学信号，平均所述信号，及把按照频率的平均振幅同与害虫种类相对应的已知数据相比较。

这种方法的确允许分类害虫，但除平均频率信号在操作环境中在实际使用的情况下不适用的事实之外，这种方法具有当被测物质包含害虫的几个种类时不能区分它们的缺陷。在这种情况下，由于不可能准确地分类在料堆中存在的各个种类的害虫，所以难以考虑密度量化。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用来探测、分类及密度量化在谷物料堆等中同时存在的一类或几类害虫的食谷害虫的方法，该方法允许克服各种上述缺陷，同时与现有设备相比使用容易、制造简单和便宜。

本发明的目的也在于提供一种用来实施根据本发明的方法、构造成实现如下三种功能的设备：

-在被测谷类体积中可能存在害虫的探测，

-探测到的害虫的种类和阶段，幼虫或成虫，的分类，

-探测到的害虫的数量密度的估计，即侵害的严重性。

应该注意，根据本发明的方法不限于在谷物产品中的使用，因而有可能把它用在其它产品中，例如像油料种子。

根据本发明用来探测、分类及密度量化在谷物料堆等中同时存在的一类或几类害虫的食谷害虫的方法，在于通过害虫发出的噪声和声音及/或次声波振动探测害虫，并且其基本特征在于，包括执行如下操作：

-记录在所述料堆中的实际噪声，

-消除已知的寄生噪声，

-在由与能量波峰相对应的可能窗口得到的包络能量曲线上探测，并且确定平均频率、频谱宽度和总能量，

-把所述窗口每一个的平均频率和宽度与类似特性的已知和索引窗口的那些相比较，以便进行分类学分类，

-最后，把所述窗口每一个的平均频率和总能量与类似特性的已知和索引的窗口的那些相比较，以便进行密度量化。

根据本发明的方法允许探测害虫的存在，但也分类害虫和量化它们，同时直接记录在料堆中的实际噪声和振动而不用取样。

根据按照本发明的方法的一个另外特征，也进行如下操作：

-分析频率的曲线和探测与频率波峰相对应的窗口，及确定其平均频率和其频谱宽度。

-比较能量和频率的曲线，并且消除与能量或频率的非匹配波峰相对应的窗口，

-把与剩余对的频率的波峰相对应的窗口与已知和索引的类似值相比较，以便确定分类和发展阶段。

这个另外的特征允许使得到的结果可靠，另外它允许种类和特别是发展阶段，例如幼虫或成虫，的清晰分类。

根据按照本发明的方法的又一个特征，进行温度和/或湿度测量，这些测量集成到信号处理中，从而平衡得到的结果。

考虑到谷类的温度和/或湿度百分比允许细化关于分类学分类的结果，因为对通过给定种类的侵害最有利的条件是已知的，并因此能以与能量波峰相对应的窗口的平均频率、频谱宽度和总能量值、以及与频率波峰相对应的窗口的平均频率和频谱宽度值相同的方式分类。

用于实施根据本发明的方法的设备，包括允许探测在谷物料堆中由害虫发出的声音和/或次声波噪声的装置，并且基本特征在于它包括：一方面，至少一个直线支撑装置，能够插入到谷物堆等中到一个确定深度，所述支撑装置携带一个或多个所述传感器装置；另一方面，用来处理探测信号的装置；及又一方面，用来显示结果的装置。

按照根据本发明的设备的另外特征，它包括沿支撑装置分布的几个传感器装置。

按照根据本发明的设备的一个具体实施例，支撑装置包括一个其自由端为尖端形式的管状件。

按照根据本发明的设备的又一个特征，支撑装置装有允许其由操作者操纵和运送的握紧装置。

按照根据本发明的设备的又一个特征，它包括多个支撑装置，每个装有一个或几个传感器装置、和用来处理探测信号的装置，所述处理装置连接到能够分析由所述处理装置记录的结果和显示所述结果的一个控制单元上。

根据这种变形，有可能使用插入在谷物料堆的各种位置处的几个支撑装置，以便同时进行可能加速节奏的几次测量，所述支撑装置相对于谷料堆轮廓的各种插入位置可能是预定的并且甚至集成到信号处理操作中。

各种支撑装置能由操作者分离地放置，它们也能物理地连接，并且由能够自动或按要求进行在筒仓中或在运货车的拖车中的测量的操纵机器人致动。

按照根据本发明的设备的又一个特征，用来处理探测信号的装置包括：能够保证获得来自传感器的数据的装置；能够进行获得的或正在获得的数据的处理的装置；用来控制与用户的接口的装置；一个动态可重新配置害虫分布数据库；用来存储在一系列测量期间进行的处理的结果的装置；传输装置，能够保证经任何数据处理通信装置到一个外部计算装置的数据传输。

参照表示本发明非限制实施例的附图由如下描述，将明白根据本发明的设备的优点和特征。

附图说明

在附图中：

-图1是根据本发明的一种设备的示意正视图，

-图2是相同设备的一种变形在其使用期间的示意图，

-图3是相同设备的另一种变形在其使用期间的示意图。

具体实施方式

当参照图1时，能看到，根据本发明用来探测、分类及密度量化在可能受虫害的食物料堆，即谷物料堆，中的害虫或害虫种类的设备1基本包括两部分，即目的在于插入到要检查的产品料堆中的一个杆部2、和一个头部3。

杆部2包括纵向分布的几个探测模块20，在这种情况下是两个，一个在离自由端的短距离处，而另一个在中心区域中。

杆部2也包括便于插入到材料中、和包含一个具有较低热惰性的环境温度表、及甚至一个湿度传感器的一个锥形端21。

应该注意，杆部2能包括便于穿入到材料中的机械装置，甚至机动装置。这些装置能是例如螺旋形件，如钻头。

头部3包含允许保证来自探测模块20的数据获得的电子系统，它进行获得或正在获得的数据的处理。

电子系统在设备的操作模式中控制与用户的接口，它集成一个动态可重新配置害虫分布存储器，存储器能够存储在一系列测量期间进行的处理的结果。

它也能保证经任何数据处理通信装置到一个外部计算装置的数据传输。

在这个实施例中，它包括一个自动和充电电源单元，便于其移动和因而其使用，以在各种位置进行连续记录。

现在参照图2，能看到根据本发明的设备的一种变形4，变形4包括几个杆部2，这些杆部2借助于把它们彼此以预定距离保持的一个支架40连接，并且变形4携带一个头部3。

这种变形4允许同时进行多个测量以便减少批分析的总时间或在体积中进行三维测量。

数据能便利地传输到控制它们并且能存储它们和打印它们的一个单元，传输最好通过无线电链接等实现。

在图2中，根据本发明的设备由两个操作者操纵，这两个操作者运动它和把杆部2插入到一批谷物L中，然而有可能，例如借助于机器人机械化移动设备。

因而，当参照图3时，能看到在一种变形中根据本发明的设备5，它包括一个机械臂50，用来进行在一批谷物中，这里在运货车的拖车V中包含的批料L中，进行自动检查。

设备5包括借助于一个支架51连接的杆部2，支架悬挂在允许运动杆部2的机械臂50上。在这个实施例中，由杆部2收集的数据借助于到布置在机械臂50的上游的一个头部3的电缆连接52传输。

应该注意，组装成驻留在筒仓中的一个类似设施能用作一个永久监视系统。

Claims (10)

1.一种用来探测、分类及密度量化在谷物料堆等中同时存在的一类或几类害虫的食谷害虫的方法，在于通过害虫发出的噪声和声音及/或次声波振动探测所述害虫，其特征在于执行如下操作：

-记录在所述料堆中的实际噪声，

-消除已知的寄生噪声，

-在由与能量波峰相对应的可能窗口得到的包络能量曲线上探测，并且确定平均频率、频谱宽度和总能量，

-把所述窗口每一个的平均频率和宽度与类似特性的已知和索引的窗口的那些相比较，以便进行分类学分类，

-最后，把所述窗口每一个的平均频率和总能量与类似特性的已知和索引的窗口的那些相比较，以便进行密度量化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行如下操作：

-分析频率的曲线和探测与频率波峰相对应的窗口，及确定其平均频率和其频谱宽度。

-比较能量和频率的曲线，并且消除与能量或频率的非匹配波峰相对应的窗口，

-把与剩余对的频率的波峰相对应的窗口与已知和索引的类似值相比较，以便确定分类和发展阶段。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，进行温度和/或湿度测量，这些测量集成到信号处理中，以便平衡得到的结果。

4.一种用于实施根据上述权利要求中任一项的方法的设备，包括允许探测在谷物料堆等中由害虫发出的声音和/或次声波噪声的装置(20)，其特征在于它包括：一方面，至少一个直线支撑装置(2)，能够插入到谷物堆(L)等中到一个确定深度，所述支撑装置(2)携带一个或多个所述传感器装置(20)；另一方面，用来处理探测信号的装置；及又一方面，用来显示结果的装置。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，它包括沿支撑装置(2)分布的几个传感器装置(20)。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，支撑装置(2)包括一个其自由端为尖端形式(21)的管状件。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其特征在于，支撑装置(2)装有允许其由操作者操纵和运送的握紧装置。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其特征在于，它包括多个支撑装置(2)，其中每个装有一个或几个传感器装置(20)、和用来处理探测信号的装置，所述处理装置连接到能够分析由所述处理装置记录的结果和显示所述结果的一个控制单元上。

9.根据权利要求4至6中任一项所述的设备，其特征在于，多个支撑装置(2)被物理地连接，并且能够由一个操纵机器人(50)致动。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的设备，其特征在于，用于处理探测信号的装置包括：能够保证获得来自传感器的数据的装置；能够进行获得的或正在获得的数据的处理的装置；用于控制与用户的接口的装置；一个动态可重新配置害虫分布数据库；用于存储在一系列测量期间进行的处理的结果的装置；传输装置，能够保证经任何数据处理通信装置到一个外部计算装置的数据传输。