CN213906800U - 智能虫灾诱捕分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能虫灾诱捕分析系统。包括监控中心终端和设置在各个待监测部位的监测器，各监测器与监控中心终端通过无线通讯方式连接，监测器包括具有空腔的壳体，壳体包括底板、上盖和主控盒，主控盒内安装有供电模块、控制模块、无线通讯模块和定位模块，底板上设置有粘虫板，粘虫板上粘贴有诱捕剂药丸，底板与上盖对接的缝隙处设置有用于发光的灯带，上盖上设置有多个间隔设置的摄像头，多个摄像头的拍摄范围覆盖粘虫板的范围，上盖上还对称设置有与摄像头同步启动的补光灯，摄像头将拍摄到的粘虫板上的烟草虫图像通过无线通讯模块发送给监控中心终端。提高烟草虫进入壳体内的概率，无需人员现场查看、监控、记录等，大大降低劳动强度。

Description

智能虫灾诱捕分析系统

技术领域

本实用新型涉及智能虫灾诱捕分析系统。

背景技术

在香烟的整个生产周期中，香烟的品质主要取决于烟草的质量，而烟草虫害是影响烟草质量的重要因素。卷烟生产过程中，由于原料本身自带的或者在灰尘、仓储烟丝环境中滋生等原因，卷烟工厂均会出现烟虫问题。烟草害虫种类多，繁殖速度快，广泛存在于烤烟、白肋烟、香料烟的烟叶、烟梗及各种卷烟制品中，且由其造成的油渍烟、虫烟等受消费者的关注度非常高，极易引起消费者投诉。因此，对其监测与防治不及时将导致香烟减产或质量受损，每年因烟草虫害给全世界的烟草造成的损失高达1％。

随着卷烟厂生产面积的增大、产能的增加、设备的增多，车间空间管网纵横交错，电器设备复杂，车间内烟草虫隐藏的位置广泛，给烟草虫防治带来了极大的压力。目前，我国烟草工厂烟草虫防治工作基本通过两种方式进行：一是在烟草虫多发地设置烟草虫害监测点，通过将烟草虫诱导到诱捕器中，然后人工不间断监测的手段对烟草虫诱捕情况进行定期查看。二是通过菊类酯药物定期进行药杀。工作人员根据定期检查烟草虫诱捕器情况，纸质记录烟草虫情况，定期观察，若烟草虫数量增加，则进行重点关注，但对于药杀的时间与地点则不进行特别记录。上述方式虽能实现烟草虫防治的目的，但也存在以下问题：

1、现有的烟草虫监测点多为人工投放，并通过定期巡查的方式对虫害信息进行统计，检测点每个厂区少则一百多个，多则三四百个，人工巡查作业费时费力，效率低下。且人为因素干涉较多，原始数据由工作人员记录，无法获知工作人员是否对诱捕器进行定期检查；

2、现有的虫害监测，采用人工现场查看后进行纸质记录，缺少信息技术手段的管理支撑，缺少对历史数据的统计分析和数量预测；

3、烟草虫害较严重区域、烟草虫害发现的时间点等信息没有记录或记录不及时，信息准确率低，对后续的虫害分析有误导作用；

4、烟草虫监测点处于工作人员方便到达的位置，车间楼顶格栅等虫情严重区域无法设置监测点，采集数据较为片面；

5、现有诱捕装置诱捕效果较差，烟草虫进入诱捕装置的数量较少。

上述问题不仅会造成人力、物力的浪费，且车间烟草虫害监测防治效果不佳，将严重影响烟草质量，从而将给企业造成巨大的损失。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供智能虫灾诱捕分析系统，用以解决现有人工监测费时费力以及诱捕器诱捕效果差的技术问题。

本实用新型的智能虫灾诱捕分析系统的技术方案：智能虫灾诱捕分析系统包括监控中心终端和用于设置在各个待监测部位的监测器，各监测器与监控中心终端通过无线通讯方式连接，监测器包括具有空腔的壳体，壳体包括底板、上盖和主控盒，主控盒内安装有供电模块、控制模块、无线通讯模块和定位模块，底板上设置有粘虫板，粘虫板上粘贴有诱捕剂药丸，底板与上盖对接的缝隙处设置有用于发光的灯带，上盖上设置有多个间隔设置的摄像头，多个摄像头的拍摄范围覆盖粘虫板的范围，上盖上还对称设置有与摄像头同步启动的补光灯，摄像头将拍摄到的粘虫板上的烟草虫图像通过无线通讯模块发送给监控中心终端。

该方案的有益效果：通过开发一套全自动化的烟草虫害监测系统，对于降低工作人员的劳动强度，提高识别与计数烟草虫害的准确率，全面设置烟草虫害监测点，烟草虫害趋势变化实施预警，及时了解车间烟草虫害的实际分布情况，实现重点部位重点查杀，使烟厂实现“数字化，网络化，全方位”的虫害监测和管理，具有重要的意义。其中，监控中心终端可直接无线方式收集设置在厂区各个待监测区域的监测器的监测数据，具体为，通过壳体结构为烟草虫提供一个安全的庇护所，通过诱捕剂药丸和设在壳体缝隙处的灯带所发微光的双重诱导，提高烟草虫进入壳体内的概率，提升诱捕效果，通过粘虫板一方面将烟草虫捕杀，另一方面方便上盖上的摄像头拍摄，补光灯的设置使得拍摄时画面更加清晰，拍摄的画面通过无线通讯模块通过无线传输方式发送给监控中心终端，同时还附带由定位模块反馈的位置信息，从而在终端形成各个区域的虫害情况的汇总，无需人员现场查看、监控、记录等，大大降低劳动强度。

进一步地，三个摄像头沿上盖长度方向间隔设置，所述补光灯有两个，分别对称设置在三个摄像头的两侧。

该方案的有益效果：该布置方式确保了尺寸较大的粘虫板得以全部照亮，三个摄像头分别拍摄三段区域，可拼接出完整的图像，这种结构确保了粘虫板的尺寸可以设置大一些，从而提高捕杀能力，可以粘捕更多的烟草虫；而且可以减少粘虫板的更换频率，降低人力成本。

进一步地，任意相邻两个摄像头之间还设置有诱捕辅助灯。

该方案的有益效果：诱捕辅助灯的设置主要是确保被诱导至进虫口附近的烟草虫被吸引至壳体内部，从而被粘虫板俘获，防止到达进虫口附近的烟草虫飞走。

进一步地，诱捕辅助灯为LED灯。

进一步地，补光灯为条形灯。

进一步地，所述灯带为柔性霓虹灯条。

进一步地，所述灯带包括设在端部的变色灯以及透光材质制成的带体，带体将变色灯的光线传递至带体的全长并从带体四周向外散设出来。

进一步地，变色灯按照设定间隔在红、蓝和绿之间变换颜色。不同颜色的切换可以提高诱捕效率，变换的灯光对于趋光性的烟草虫来说更具吸引力。

进一步地，所述底板上于四周设置有横截面为矩形的安装槽，所述灯带可拆安装在安装槽内。可方便灯带的更换。

附图说明

图1为本实用新型的一种实施方式的外形立体图(闭合状态，前轴测)；

图2为本实用新型的装置的外形立体图(闭合状态，后轴测)；

图3为装置的左视图；

图4为装置的仰视图；

图5为装置张开状态的立体图(下轴测)；

图6为装置张开状态的立体图(上轴测)；

图7为上盖的立体图；

图8为上盖的主视图；

图9为底板及主控盒的立体图(上轴测)；

图10为底板及主控盒的立体图(下轴测)；

图中：1-壳体，11-底板，111-挡台，112-夹杆，113-螺栓孔，12-上盖，121-下进虫口，122-侧进虫口，123-开启槽，124-铰接孔，125-避让槽，13-主控盒，131-显示屏，132-天线，133-报警灯，134-风扇，2-粘虫板，3-诱捕剂药丸，4-灯带，5-摄像头，6-补光灯，7-诱捕辅助灯。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的一种实施方式：

装置的结构：

如图1-4为装置在闭合状态的各视图，图5-6为装置张开状态的各视图；图7-8为装置的上盖部分的结构图，图9-10为装置的底板及主控盒部分的结构图。

图中可以看出，装置包括壳体1，壳体1包括底板11、上盖12和主控盒13。壳体1材质为塑料材质，方便加工，成本低廉。壳体1整体类似“鼠标”的形状，内部为空腔。

如图7-8所示，上盖12的结构包括设在下部的下进虫口121和设置在两边的侧进虫口122，下进虫口121和侧进虫口122均为齿形结构，即通过间隔设置的齿围成间隔设置的开口，供烟草虫进入。其中，下进虫口121为主进入通道，且由于其位于底部，方便灰尘流出，因此其开口设置较大。上盖12的两侧侧面上还设置有向内凹陷的梭形的开启槽123，以方便人工开启上盖12时有合适的着力点。上盖12的上部为U形的开口，开口是为了避让主控盒13而专门设计的适配结构，在开口的两侧侧面上同轴设置有铰接孔124，对应的主控盒13的相应位置也对应同轴设置有对应的两个铰接孔124，可通过铰接轴同时穿过上盖12和主控盒13的铰接孔124实现两者的铰接，铰接后，向上翻转上盖12即可开启上盖12。上盖12的上部开口两侧于对应于主控盒13上的两个天线132的位置还对应设计有避让槽125，避让槽125的设计使得上盖12在开启和关闭时均不会与天线132产生干涉。上盖12的前侧面的背面上还贴设或者安装有摄像头5、补光灯6和诱捕辅助灯7。其中摄像头5有三个，三个摄像头5沿着前侧面的长度方向，也即安装使用状态的上下方向间隔设置，三个摄像头5的设置位置使三个摄像头5可以刚好或者完全覆盖底板11上的粘虫板2的范围，以便完全监测粘虫板2上的烟草甲虫的数量和分布，三个摄像头5拍摄的画面可通过图像拼接技术展现在同一图片中，从而完整还原粘虫板2上的状态。补光灯6有两个，两个补光灯6为长条形的闪光灯，分别对称布置在一排摄像头5的两侧，在摄像头5拍摄的同时开启，所使用的原理与手机摄像头5原理基本相同。诱捕辅助灯7有两个，分别设置在相邻两个摄像头5之间，且与三个摄像头5共线设置，其发出的微光可辅助对烟草甲虫进行诱捕。

如图9-10所示，底板11整体呈矩形，在四个角处设置四个螺栓孔113，方便通过螺栓与墙壁等固定体的连接安装固定，底板11的下部对称设置有两个L形的挡台111，挡台111与底板11之间围成U形的限位槽，可供粘虫板2卡入，在底板11的上部安装有夹杆112，夹杆112包括水平的刚性杆以及对称连接在刚性杆两侧的弹性片，弹性片一端与底板11固定连接，弹性片提供给刚性杆朝向底板11方向的夹紧力，在使用时，将粘虫板2下部卡入两个挡台111处，上部掰开夹杆112，放上粘虫板2后放下夹杆112，夹杆112即可将粘虫板2压紧在底板11上，该结构可大大提高了粘虫板2的更换效率，而且刚性杆的长度与粘虫板2的长度一本一致，在夹紧粘虫板2的同时，还能对粘虫板2具有铺展开来的作用，使得粘虫板2在底板11上时刻处于平整展开的状态。粘虫板2上可粘贴上1-2颗诱捕剂药丸3，散发雌性烟草虫引诱雄性烟草虫气味，当雄性烟草虫达到诱捕器内部后就会被粘附在粘虫板2上，雄性害虫数量的减少会导致下一代害虫的数量随之减少。粘虫板2的四周外部对应的底板11上设置有灯带4，灯带4为柔性霓虹灯条制作而成或者利用光导材质，从光导材质的一端射入光线，使整条灯带4散发出微光，根据烟草虫具有趋光性的特点，微光诱捕确保烟草虫捕获高效，保证虫害统计原始数据的可靠性。为了达到更好的诱捕效果，灯带4的颜色可以调节，实现红光、蓝光、绿光等颜色的切换。

上盖12、主控盒13与底座所围成的壳体1结构中，仅下部的下进虫口121和侧边的侧进虫口122与大气连通，该壳体1结构不仅在上方防雨，还可防尘，防止灰尘或雨水落在粘虫板2上而影响粘虫板2的正常使用，显著提高了粘虫板2的使用寿命，同时，该壳体1结构整体上具有比较好的降噪功能，可为烟草虫提供一个比较安全的藏身之处，进一步提高了烟草虫进入壳体1内的概率，提高了诱捕效果。

主控盒13作为控制模块的集成地，主控盒13整体要做防水处理，确保里面的电气元件的安全运行，主控盒13整体为梯形，其前端面内嵌有显示屏131，用来显示检测数据等信息，具体为，在主控盒13内安装有供电模块，一般为锂电池，可设置充电口或者设置可拆卸更换的盖子，方便更换电池。如图10所示，主控盒13的下部设置有风口，在主控盒13内正对风口设置有风扇134，风扇134通过锂电池供电，吹出的风正对诱捕剂药丸3，将诱捕剂药丸3挥发出来的气味从下进虫口121和侧进虫口122缓缓吹出，使得药丸的气味传播更快、传播距离更远，以便吸引更多的雄性烟草虫进入壳体1内，达到更好的捕杀效果。

图像采集模块则主要是设置在上盖12上的摄像头5，用来拍摄粘虫板2上的画面并通过电线传输给主控盒13内的主电路板，主电路板上可设置通讯模块，通讯模块的天线132有两根，分别从主控盒13的两侧伸出，通讯模块可采用wifi或者数据流量卡，若采用WiFi，则可将拍摄的图片直接上传给烟草虫害中心服务器端；若采用数据流量卡，由于卡的流量有限，传输图片耗费流量太大，则可在主控板上设置PLC等微机进行现场处理，将处理后的数据上传给烟草虫害中心服务器端。定位模块可通过GPS定位，并将位置信息通过无线通讯模块发送给终端主机，位置信息与上传的监控虫害信息同步绑定，以便识别出厂区各区域的烟草虫害情况，以便进行及时的处理。预警模块包括设置在显示屏131上方的报警灯133，预警模块根据图像采集模块采集的信号，若烟虫数量达到设定值时可启动报警灯133闪烁报警，提醒附近人员，同时还将数据传输给终端主机，提醒监控人员及时处理，也可用于低电量报警和故障报警等。虫害监测中心服务端接收烟草虫情采集图像，并调用图像识别算法进行检索和识别，分辨出对应位置虫害的数量，进行汇总统计，统计结果经同步传输至监测点对应设备。一旦某一监测点虫害情况超过用户设置的限制值，虫情监测中心会产生报警信号，同时对应区域也会报警，通知相关人员进行处理。随着拍摄照片的增多，系统将根据已有图像信息进行深度学习以不断提高烟草虫检测识别能力。虫害监测中心的统计结果可存入数据库中，方便用户实时查看虫害图像信息，同时可生成历史报表、虫害曲线图以及虫害情况分布图等，便于工作人员直观了解虫害情况。该烟草虫害监测系统具有良好的扩展性。在项目完成后可根据实际情况添加监测点、虫害报警等级等功能。

对于图像识别技术，可参考以下内容：

2015年湖南大学张恩迪、张佳锐在期刊《农机化研究》上发表论文《基于物联网的农业虫害智能监控系统》研发了一套自动采集农田环境信息、害虫数目，并且可以进行设备参数设置的系统。采用K－means聚类算法从拍摄图片背景中提取稻飞虱和最小二乘法椭圆拟合，用椭圆率区分虫和杂质统计稻飞虱数目。实现了虫害等信息的自动采集和自动化运作，为有效防控病虫害奠定基础。但该系统并未对监测点虫害捕获系统进行研究，无法保证虫害统计原始数据的可靠性；且文中所述图像识别算法只针对于稻飞虱这种特殊形体害虫，无法适用于烟草虫害的识别。

2017年浙江理工大学硕士学位论文《基于嵌入式技术的虫害测报技术的研制》先通过使用昆虫性信息素引诱虫害进入诱捕器，然后采用传感器技术及信号滤波技术，再结合特殊的诱捕器装置实现虫害数据的采集与处理；系统通过构建Web服务器来完成数据的接收、存储、整理和分析；开发Web网页和Android APP，实现对虫害及环境数据的实时查看，从而使得测报人员能够随时掌握虫害相关的数据信息。但该系统使用红外传感器检测害虫方式，误识别率较高；且该系统不具备对数据进行处理分析的能力，无法生成直观清晰的虫害曲线图、分布图等。

2017年华中科技大学硕士学位论文《烟草虫情图像采集与检测系统研究》设计一套全自动的烟草虫情图像采集与监测系统。然后本系统的诱捕器通过信息素诱捕烟草虫，然后由图像采集模块采集诱捕器上捕获的虫情图像，并进行图像处理与分析，统计出虫害情况。然后，通过以太网硬件传输电路传输至上位机方便工作人员实时查看，减少人工劳动强度。最后，结合网络通信、数据库等设计虫情监测中心软件实现对工厂统一自动化的管理。但此种方式存在烟草虫诱捕方式单一、烟草虫害的识别准确度有待提高、通过以太网有线传输布线较为复杂等问题。

本申请在借鉴行业内外技术的基础上，研究了一种基于图像识别的烟草虫害监测系统，创新烟草虫诱捕方式保证虫害统计原始数据可靠；基于图像识别及深度学习算法提高烟草虫识别率；无线通讯降低监测点部署难度；数据处理分析使统计结果直观清晰；从而实现烟厂烟草虫害数字化、网络化、全方位的智能监测。

本申请实现车间烟草虫害全方位智能监测，及时对虫害预警，并降低工作人员劳动强度。

在使用时，将多个装置分别通过螺栓固定在厂区各监测点处，确保各电路接通，通过开启槽123手动开启上盖12，上盖12上翻后露出底板11，将粘虫板2下端插入两个挡台111处，上部将夹杆112压在粘虫板2上端，实现粘虫板2的固定，然后将诱捕剂药丸3粘在粘虫板2上，并且正对风扇134下方的位置，盖上上盖12即可。

由于诱捕剂药丸3会散发可引诱雄性烟草虫的气味，并经过风扇134吹风后加速传播，同时，配合粘虫板2四周的灯带4散发的微光，微光通过上盖12与底板11之间的缝隙透出，从而更好的吸引烟草虫，烟草虫进入壳体1的下进虫口121和侧进虫口122处时，又被上盖12上的诱捕辅助灯7进一步诱导而进入壳体1内，然后落在粘虫板2上后被粘附住，实现捕杀，而图像采集模块则通过主电路板上的主机控制而定期拍摄，设在上盖12上正对粘虫板2设置的补光灯6闪烁，同时，三个摄像头5同时拍摄，拍摄后的图片可进行拼接，随后通过处理后经由通讯模块发出至烟草虫害中心服务器端，通过专用APP显示出该信号的来源、该信号对应的位置、该信号的内容等，将最终显示在地图中及列表中，当数据与数据库中比对后达到设定的报警数据，则会进行相应的报警提醒。

主要技术指标

1)降低工作人员劳动强度70％以上；

2)烟草虫识别准确率达到99％以上；

3)虫害报警准确率达到99％以上；

4)实现历史数据可追溯管理，虫情数据库3个月定期自动备份。

经过试验，本申请的系统：

1)实现车间烟草虫害全自动监测，有效降低企业人力成本；

2)本系统可监测到人工监测不到的区域，提高烟草虫害监测的有效性，降低烟草质量受损的可能性，减少企业经济损失；

3)可实现烟草虫害重点部位重点查杀，节约查杀烟草虫成本。

通过本系统的实施，可提升企业的自动化程度。同时，可为烟草企业烟草虫害防治工作提供一定的基础数据和技术依据，对省内乃至全国各生产厂家形成指导和借鉴意义。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，包括监控中心终端和用于设置在各个待监测部位的监测器，各监测器与监控中心终端通过无线通讯方式连接，监测器包括具有空腔的壳体，壳体包括底板、上盖和主控盒，主控盒内安装有供电模块、控制模块、无线通讯模块和定位模块，底板上设置有粘虫板，粘虫板上粘贴有诱捕剂药丸，底板与上盖对接的缝隙处设置有用于发光的灯带，上盖上设置有多个间隔设置的摄像头，多个摄像头的拍摄范围覆盖粘虫板的范围，上盖上还对称设置有与摄像头同步启动的补光灯，摄像头将拍摄到的粘虫板上的烟草虫图像通过无线通讯模块发送给监控中心终端。

2.根据权利要求1所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，摄像头有三个，三个摄像头沿上盖长度方向间隔设置，所述补光灯有两个，分别对称设置在三个摄像头的两侧。

3.根据权利要求2所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，任意相邻两个摄像头之间还设置有诱捕辅助灯。

4.根据权利要求3所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，诱捕辅助灯为LED灯。

5.根据权利要求2所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，补光灯为条形灯。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，所述灯带为柔性霓虹灯条。

7.根据权利要求1-5任一项所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，所述灯带包括设在端部的变色灯以及透光材质制成的带体，带体将变色灯的光线传递至带体的全长并从带体四周向外散设出来。

8.根据权利要求7所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，变色灯按照设定间隔在红、蓝和绿之间变换颜色。

9.根据权利要求1-5任一项所述的智能虫灾诱捕分析系统，其特征是，所述底板上于四周设置有横截面为矩形的安装槽，所述灯带可拆安装在安装槽内。

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