CN203482784U

CN203482784U - 一种昆虫监测装置

Info

Publication number: CN203482784U
Application number: CN201320598142.3U
Authority: CN
Inventors: 余俊霖; 何勇; 刘飞; 孔汶汶
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2023-09-26

Abstract

本实用新型公开了一种昆虫监测装置，包括：电网式灭虫器，包括诱集光源和环绕诱集光源设置的电网，用于诱集和击杀昆虫；电流感应模块，用于监测电网的原边电流变化；昆虫扑灯识别模块，包括布置在电网外侧的矩阵式键盘，用于对扑灯的昆虫进行计数；主控模块，用于接收电流感应模块和昆虫扑灯识别模块输出的信号，统计扑灯昆虫的总数量。本实用新型能在昆虫扑灯的瞬间完成计数，有效避免了可能影响计数的任何偶然因素。

Description

一种昆虫监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种农作物虫害监控装置，具体涉及一种昆虫监测装置。

背景技术

随着的党的十八大顺利召开，党中央、国务院对农业的关注进入了一个新的历史时期，同时提出了新形势下，加大农业科技投入，重视农业科技化的目标。目前我国农业面临的一个主要问题就是对农作物病虫害的防治。现有的农作物都难以避免受到各种虫害的威胁，特别是一些价值较高的经济作物，如水果、烟草、花卉、药用植物等受到虫害将会造成更大的经济损失。如今农作物种植正转向大规模化，对农作物虫害的防治就难上加难了。

要解决这个棘手问题，就要对农作物的虫害进行准确的监控和预测，对虫害的数量和种类进行科学系统的统计和记录，建立一个完善的数据库和预测模型，而要实现这一系列的目标，就需要的对现有的昆虫计数设备进行改进和提高。完善设备的精度、准确性和可靠性。

传统的昆虫计数设备一般包括诱虫灯以及内设信息素引诱剂的集虫瓶，并在集虫瓶的瓶口安装红外线传感器。首先使用灯光引诱昆虫，昆虫在信息素引诱剂的驱使下，经过红外线传感器被计数后飞入集虫瓶内。现有的昆虫计数设备也有利用电网式灭虫器将扑光的昆虫击落，昆虫受重力作用滑落至集虫瓶中，瓶口的红外线传感器进行昆虫计数。这种方法存在以下不足：

第一，诱虫灯本身的灯光中包含红外线部分，会对红外线传感器造成干扰，影响统计结果；第二，由于红外线传感器安装在集虫瓶瓶口，为确保一一计数，瓶口一般只可容许1～2只昆虫通过，若多只昆虫同时扑光并一起滑落到集虫瓶中，则会对集虫瓶的瓶口造成堵塞；第三，昆虫撞击电网式灭虫器的电网后有可能直接烧焦粘附到电网上，或者未能滑落到集虫瓶中，而是粘附在中间某个位置，这样就导致无法进行全面精确的计数。

以上因素都会对统计结果的准确性和可靠性产生影响，虽然市场上出现了很多采用机器视觉、视觉识别等技术研制的昆虫计数设备，但由于科技含量高、计数过程繁琐且成本较高，使得很难将其大规模加以应用，不利于新形势下农业的可持续发展。

实用新型内容

本实用新型公开了一种基于电网式灭虫器的昆虫监测装置，该装置能在昆虫扑灯的瞬间完成计数，有效避开昆虫在扑灯触网到落入集虫瓶的过程中可能出现的影响计数的偶然因素。

一种昆虫监测装置，包括：

电网式灭虫器，包括诱集光源和环绕诱集光源设置的电网，用于诱集和击杀昆虫；

电流感应模块，用于监测电网的原边电流变化；

昆虫扑灯识别模块，包括布置在电网外侧的矩阵式键盘，用于对扑灯的昆虫进行计数；

主控模块，用于接收电流感应模块和昆虫扑灯识别模块输出的信号，统计扑灯昆虫的总数量。

本实用新型是在电网式灭虫器的基础上设计所述昆虫监测装置的。昆虫被诱集光源引诱撞击电网，由于昆虫是导体，扑灯的昆虫会引发电网上的原边电流发生变化。原边电流的变化依次触发电流感应模块和昆虫扑灯识别模块，在昆虫扑灯的瞬间完成计数，确保计数过程准确高效，不会有所遗漏。

本实用新型中，诱集光源可根据需要设定不同的光谱，用于对不同种类的昆虫进行诱杀和计数。

作为优选，所述电流感应模块包括电流传感器和单片机，单片机连接主控模块。为缩短开发周期和适应新技术的快速迭代，作为进一步优选，所述电流传感器为电子式电流互感器。作为最优选，所述电流传感器为霍尔电流传感器。昆虫扑灯引发原边电流产生的细微变化会促使固定在很小气隙中的霍尔元件输出信号，该信号的大小能精确反应原边电流的变化程度，即原边电流的变化值。

单片机接收霍尔元件输出的信号，计算原边电流的变化值，并与设定的阈值进行比较。作为一个具体实施方式，所述单片机为P87LPC764单片机。P87LPC764单片机自带模拟比较器，再加上外围的积分器和放大器完成A/D转换，分辨率可达14位以上，能够进行精确的计算和比较。

为实现远程监控，本实用新型的昆虫监测装置包括连接主控模块的无线数据传输模块。为延长传输距离，所述无线数据传输模块可选用MDSiNET300无线传输平台，该无线传输平台工作频率在336～344MHz，传输距离在视距情况下最大可达80公里，支持512Kbps的空中通信速率。配置AP/双口RB，提供串口和以太连接器，使用UDP或TCP数据封装2个串口，支持以太连接器到多种设备，并配备P21双机备份，更好的保护网络配置。

本实用新型的昆虫监测装置包括电源模块。作为优选，所述电源模块为太阳能供电系统。太阳能供电系统绿色环保，节约能源。作为进一步优选，所述电网式灭虫器可选用自带太阳能供电系统的太阳能智能电网式灭虫器。

为便于集中清理因扑灯而被电网击杀的昆虫，作为优选，所述电网式灭虫器下方设有集虫瓶或接虫袋。昆虫扑灯被电击后，即落入所述集虫瓶或接虫袋中被收集起来，不仅便于清理，还方便用户查看昆虫种类。

本实用新型昆虫监测装置的工作过程为：

（1）电网式灭虫器以及各模块通电并初始化；

（2）电流感应模块监测到昆虫扑灯引发的电网的原边电流变化，并将原边电流的变化值与设定的阈值进行比较：

若原边电流的变化值小于阈值，电流感应模块将扑灯昆虫数量自动识别为一；

若原边电流的变化值大于阈值，电流感应模块启动昆虫扑灯识别模块，昆虫扑灯识别模块对同时扑灯的一只以上的昆虫进行计数；

（2）主控模块接收电流感应模块和昆虫扑灯识别模块输出的信号，统计得到扑灯昆虫的总数量并由无线数据传输模块将其发送至用户电脑。

为提高计数精度和效率，申请人预先利用该昆虫监测装置检测某一种类各种大小的单个昆虫扑灯时引发的原边电流变化值并计算平均值，将该平均值作为阈值。以该阈值为参照，原边电流的变化值若小于阈值，则表示只有一只昆虫扑灯，电流感应模块将扑灯昆虫数量自动识别为一，并将计数信息直接输出至主控模块；原边电流的变化值若大于阈值，则表示有多只昆虫或一只体积较大的昆虫扑灯，此时电流感应模块向昆虫扑灯识别模块发送一个信号，昆虫扑灯识别模块启动，识别矩阵式键盘上被按下的感应键的物理位置，对同时扑灯的一只以上的昆虫进行计数，并将计数信息输出至主控模块，主控模块在用户设定的时间段内进行综合统计，得到扑灯昆虫的总数量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型以电网式灭虫器为基础，利用电流感应模块和昆虫扑灯识别模块在昆虫扑灯的瞬间完成计数，有效避免了现有技术中可能影响计数的任何偶然因素，确保计数过程高效、计数结果准确真实，不会有所遗漏。

说明书附图

图1为本实用新型昆虫监测装置的结构示意图；

图2为图1中A部分的放大图；

图3为本实用新型昆虫监测装置的结构框图；

图4为霍尔电流传感器的工作原理示意图；

图5为P87LPC764单片机的引脚图；

图6为矩阵式键盘的工作原理示意图；

图7为本实用新型昆虫监测装置的工作流程图。

具体实施方式

由图1和图3可见，本具体实施方式的昆虫监测装置包括太阳能智能电网式灭虫器1，电流感应模块2，昆虫扑灯识别模块3，无线数据传输模块4以及主控模块。

由图1和图2可见，太阳能智能电网式灭虫器1包括底座17，支撑架15，固定在支撑架15顶端的太阳能板14，固定在支撑架15中部的诱虫灯12，布置在诱虫灯12外周的电网11，太阳能板14与蓄电池（图中省略）、控制器（图中省略）构成太阳能供电系统，并通过电源线16向诱虫灯12、电网11、电流感应模块2、昆虫扑灯识别模块3、无线数据传输模块4以及主控模块供电。

由图1可见，太阳能智能电网式灭虫器1还包括集虫瓶13，集虫瓶13位于电网11的下方，扑灯后被击落的昆虫从进虫口131落入集虫瓶13中收集起来。

本具体实施方式中，可根据需要选用具有不同光谱的诱虫灯12，用于对不同种类的昆虫进行诱杀和计数。

由图2和图3可见，电流感应模块2包括霍尔电流传感器21和单片机。霍尔电流传感器21安装在诱虫灯12与电网11的保护盖18的底面，与电网11的电流回路相连，其工作原理如图4所示。具体工作过程为：

当电网11的回路中有一原边电流I_P通过时，原边电流I_P产生的磁场被磁芯聚集并感应到霍尔元件上，使霍尔元件有信号输出，该信号输出用于驱动三极管并使其导通，从而获得一个反向的副边补偿电流I_s，I_s再通过绕在磁芯上的副边补偿线圈产生磁场，该磁场用于补偿I_P产生的磁场（两者正好相反），因而使霍尔元件的信号输出逐渐减小。当两种电流产生的磁场相等（I_P与线圈匝数的乘积=I_s与副边补偿线圈匝数的乘积）时，I_s不再增加，这时的霍尔元件起到指示零磁通的作用，此时可以通过单片机检测I_s的大小，再利用I_s来计算I_P。

当I_P变化时，上述平衡受到破坏，霍尔元件就会有信号输出，经功率放大后，立即就会产生相应的I_s流过副边补偿线圈以对失衡的磁场进行补偿，即重复上述过程重新达到平衡。从失衡到再次平衡，所需的时间理论上不到1μs，是一个动态平衡的过程。

本具体实施方式中，利用P87LPC764单片机检测I_s，P87LPC764单片机的引脚图如图5所示。结合图4可见，M输出经放大电路后连接到P87LPC764单片机的P0.6/CPM1引脚，模拟比较器控制寄存器实现A/D转换。

由图2和图3可见，昆虫扑灯识别模块3包括矩阵式键盘31和单片机。矩阵式键盘31均匀排布在电网11的外侧，其工作原理如图6所示。由图6可见，列线通过电阻接上拉电阻，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的单片机的I/O口则作为输入端。这样，当矩阵式键盘31的感应键（S1、S2、S3、……）没有被扑灯昆虫撞击按下时，所有的输入端都是高电平，代表此时没有昆虫扑灯；由于输出端输出的是低电平，一旦有感应键被撞击按下，则输入端的电平就会被拉低，这样，通过读取输入端的电平状态就可得知是否有感应键被按下，从而得知是否有昆虫扑灯。

在得知有昆虫扑灯以后，只要对被按下的感应键的物理位置即昆虫的具体扑灯位置进行定位，就可统计出昆虫的具体扑灯数量，从而完成精确计数。昆虫扑灯识别模块3采用行扫描法来确定被撞击的感应键的物理位置，即由单片机通过输出端依次给每条行线送“0”信号，同时向其余各行线送“1”信号，然后在输入端检测对应于每一行扫描时的所有列线状态。输出端向行线每输出一次“0”信号，就从输入端读取代表所有列线状态的数据，若数据全为“1”，则此列线上无闭合键；若不全为“1”，则此列线上有闭合键，且闭合键就在输送“0”信号的行、列线交点上。最后对被按下的感应键的物理位置进行赋值编号，如：A、B、C、D、E、F……，单片机计算最后有多少个字母，就可以统计出同时扑灯的昆虫数量。

由图3可见，本具体实施方式中，采用MDS iNET300无线传输平台作为无线数据传输模块4。

本具体实施方式中，昆虫监测装置的工作流程如图7所示。首先打开太阳能智能电网式灭虫器1的诱虫灯12，并使电网11、电流感应模块2，昆虫扑灯识别模块3，无线数据传输模块4以及主控模块通电，各模块进行初始化操作；

当未有昆虫扑灯时，电网11上的原边电流I_P不发生变化；当有昆虫扑灯时，原边电流I_P发生变化，该变化被霍尔电流传感器21捕捉识别，电流感应模块2的P87LPC764单片机检测到相应的I_s，根据I_s计算变化后的I_P值并与原始I_P值进行比较，计算I_P变化值；

电流感应模块2的P87LPC764单片机继续将I_P变化值与设定的阈值（经实验检测得到的单个昆虫扑灯时所引起的I_P变化值的平均值）进行比较；如果I_P变化值小于阈值，则表示此时只有一只昆虫扑灯，电流感应模块2的P87LPC764单片机自动计数为1；如果I_P变化值大于阈值，则有两种可能：（1）有多只昆虫同时扑灯，产生了较大的电流变化；（2）有一只较大的昆虫扑灯，产生了较大的电流变化；为精确计数，电流感应模块2的P87LPC764单片机将I_P变化值大于阈值的信号发送给昆虫扑灯识别模块3的P87LPC764单片机，昆虫扑灯识别模块3启动对昆虫的具体扑灯位置进行定位，根据定位结果将扑灯昆虫计数为n（n≥1）；

主控模块接收电流感应模块2的P87LPC764单片机、昆虫扑灯识别模块3的P87LPC764单片机输出的计数结果，在用户指定的时间段内，统计获得扑灯昆虫的总数量，并将该数量信息经数据传输线41传送给MDS iNET300无线传输平台，由该无线传输平台将扑灯昆虫的数量信息发送到用户电脑上。

Claims

1.一种昆虫监测装置，包括：

电流感应模块，用于监测电网的原边电流变化；

2.如权利要求1所述的昆虫监测装置，其特征在于，所述电流感应模块包括电流传感器和单片机，单片机连接主控模块。

3.如权利要求2所述的昆虫监测装置，其特征在于，所述电流传感器为霍尔电流传感器。

4.如权利要求1所述的昆虫监测装置，其特征在于，包括连接主控模块的无线数据传输模块。

5.如权利要求1所述的昆虫监测装置，其特征在于，包括电源模块。

6.如权利要求5所述的昆虫监测装置，其特征在于，所述电源模块为太阳能供电系统。

7.如权利要求1所述的昆虫监测装置，其特征在于，所述电网式灭虫器下方设有集虫瓶或接虫袋。