CN214546729U - 一种大田作物昆虫采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大田作物昆虫采集设备，涉及农业虫害监测技术领域，预警系统包括：昆虫诱捕装置和数据采集箱，所述昆虫诱捕装置的昆虫出口与所述数据采集箱相连通，所述数据采集箱内设置有昆虫信息采集装置，所述昆虫信息采集装置与虫害预警服务平台通信连接。通过昆虫诱捕装置对田间昆虫进行诱捕，然后在数据采集箱内对昆虫信息进行采集，最后将采集的昆虫信息发送给虫害预警服务平台进行虫害预警。采集不同地区不同节点采集的虫害信息与田间小气候信息，及时追踪害虫发展态势，实现对某作物特定种类害虫的虫情分布、时间线动态变化的远程实时预警，实时监测区域虫害墒情，对周边地区发出预警，提高农业虫害预警准确性。

Description

一种大田作物昆虫采集设备

技术领域

本实用新型涉及农业虫害监测技术领域，具体涉及一种大田作物昆虫采集设备。

背景技术

我国是一个农业大国，农作物产量受虫害影响严重，虫害的频繁发生极大影响着农作物的生长。实现虫害的监测与预警，可实时掌握田间虫害发展态势，及时发现虫情，并指导特定虫害的防治，从而减少经济损失。

传统技术中，虫害预警应用最广泛的是田间捕获计数法，该方法需要定期从田间收集样品，由领域专家或经验丰富的农业工作者进行昆虫识别，对此时间段内昆虫的类别进行确定。但是需要消耗大量的人力物力，且主观因素影响大、识别率低、时效性差。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种大田作物昆虫采集设备，其特征在于，包括：昆虫诱捕装置和数据采集箱，所述昆虫诱捕装置的昆虫出口与所述数据采集箱相连通，所述数据采集箱内设置有昆虫信息采集装置，所述昆虫信息采集装置与虫害预警服务平台通信连接。

采用上述实现方式，通过昆虫诱捕装置对田间昆虫进行诱捕，然后在数据采集箱内对昆虫信息进行采集，最后将采集的昆虫信息发送给虫害预警服务平台进行虫害预警。采集不同地区不同节点采集的虫害信息与田间小气候信息，及时追踪害虫发展态势，实现对某作物特定种类害虫的虫情分布、时间线动态变化的远程实时预警，实时监测区域虫害墒情，对周边地区发出预警，提高农业虫害预警准确性。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述昆虫诱捕装置包括：昆虫捕获器，所述昆虫捕获器底部设置有昆虫体型单向分类板，所述昆虫体型单向分类板中间设置有诱虫光源和活动刮板，所述活动刮板的边缘与所述昆虫捕获器的内壁相邻且存在间隙；所述昆虫捕获器顶部设置遮雨罩。遮雨罩设置在昆虫捕获器顶部位于诱虫光源的上方，减少雨水进入到昆虫捕获器内，保持盒内干燥。进入到昆虫捕获器的昆虫会附着在诱虫光源和昆虫捕获器内壁上，此时控制活动刮板运动将昆虫捕获到昆虫体型单向分类板上进行分类。

本实施例中所述诱虫光源为柱形紫外线诱虫光源，活动刮板套设在所述柱形紫外线诱虫光源上，活动刮板与昆虫捕获器高度相同且具有弧度。当活动刮板控制器控制活动刮板时，活动刮板以所述柱形紫外线诱虫光源为中心运动，将附着在昆虫捕获器内壁上昆虫进行捕获。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述昆虫体型单向分类板上设置有大小不同的单向孔洞。单向孔洞上开设大小不一的孔洞，对不同大小昆虫进行分流。

结合第一方面第一或二种可能的实现方式，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述昆虫捕获器与所述数据采集箱之间设置昆虫掉落引导管，所述昆虫掉落引导管分别连通所述昆虫捕获器和所述数据采集箱，所述昆虫掉落引导管内设置有红外传感模块，所述红外传感模块与所述昆虫信息采集装置电连接。捕获的昆虫通过单向孔洞掉落至引导管内，引导管内的红外传感模块实时发出红外信息对昆虫进行检测，如果检测到昆虫掉落时，将检测到昆虫掉落的信号发送给昆虫信息采集装置，昆虫信息采集装置开始启动数据采集箱内的采集设备，并开始检测采集箱内是否存在待检测的昆虫。

结合第一方面第三种可能的实现方式，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述昆虫掉落引导管中间段设置有开口，所述开口上设置雨水分离纱，所述昆虫掉落引导管出口设置有开关挡板，开关挡板控制器与所述昆虫信息采集装置电连接。如果有雨水从昆虫捕获器进入到引导管内，可以通过雨水分离纱排出，进一步保证了进入到数据采集箱内昆虫的干燥性。在昆虫掉落引导管与数据采集箱连接处设置开关挡板，对进入到数据采集箱内的昆虫数量进行控制，使得数据采集箱内一次仅采集一只昆虫。

结合第一方面或第一方面第一至四种任一可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述昆虫信息采集装置包括设置在所述数据采集箱内顶部的单片机、昆虫振翅频率获取设备、图像采集设备和设置在所述数据采集箱内中间位置的风扇，所述单片机分别与所述昆虫振翅频率获取设备、图像采集设备和风扇的控制器电连接，所述单片机与所述虫害预警服务平台通信连接。

单片机和昆虫振翅频率获取设备封装在一箱体内，图像采集设备配备有高清摄像头与自动补光灯，可以对害虫图像进行高清采集，并以固定时间间隔为周期定时采集图像数据并传输给单片机。随后昆虫振翅频率获取设备启动，单片机控制风扇的控制器启动风扇将昆虫吹起并对箱体内的昆虫进行翅膀频率震动检测，以预设采集频率采集5-8秒，将采集数据传输至单片机。单片机将图像数据与昆虫振翅数据进行发送给虫害预警服务平台，虫害预警服务平台设置有上位机，用于与单片机进行通信。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述数据采集箱底部设置有多个昆虫收集箱，所述昆虫收集箱的开口处设置有箱盖，对应所述昆虫收集箱的开口一侧设置一活动推板，所述活动推板底部边缘设置所述昆虫收集箱的开口所在的水平面上，所述箱盖和所述活动推板的控制器与所述单片机电连接。数据采集箱内的昆虫采集完毕后，根据昆虫个体大小确定存储的昆虫收集箱，单片机控制昆虫收集箱的箱盖控制器打开对应的昆虫收集箱保持其他昆虫收集箱的箱盖处于关闭状态。然后单片机控制活动推板的控制器启动活动推板，将昆虫推至对应的昆虫收集箱。然后箱盖和活动推板复位，等待下次昆虫收集。

结合第一方面第五或六种可能的实现方式，在第一方面第七种可能的实现方式中，所述数据采集箱的顶部设置有降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器，所述降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器均与所述单片机电连接。降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器对当前田间的气象环境数据进行采集，并传输给单片机，单片机会将采集到的气象环境数据和昆虫数据信息一并发送给上位机，可实现对不同气候可能引发的虫害进行分析预警。

结合第一方面第七种可能的实现方式，在第一方面第八种可能的实现方式中，所述数据采集箱的顶部设置一支架，所述支架上设置有太阳能板；所述降雨量传感器和所述光照强度传感器设置在所述支架上，所述风速传感器和温湿度传感器分别设置在所述支架两侧。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种大田作物虫害监测预警方法，采用第一方面或第一方面任一可能实现方式所述的系统，所述方法包括：昆虫诱捕装置将昆虫进行诱捕后落入昆虫诱捕装置与数据采集箱之间的通道；被诱捕的昆虫进入到所述数据采集箱后，昆虫信息采集装置对昆虫的图像信息和振翅信息进行采集；昆虫信息采集装置将采集的昆虫图像信息和振翅信息发送给虫害预警服务平台；虫害预警服务平台调用昆虫振翅识别模型和虫害识别模型，对害虫识别结果进行保存；虫害预警服务平台随后调用预警模型，结合害虫识别结果和气候实时数据进行预测，并根据预测结果根据预设农田虫害防控等级阈值进行预警。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种大田作物昆虫采集设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种昆虫诱捕装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种大田作物虫害监测预警方法的流程示意图；

图1-3中，符号表示为：

1-昆虫诱捕装置，2-数据采集箱，3-昆虫捕获器，4-昆虫体型单向分类板，5-诱虫光源，6-活动刮板，7-遮雨罩，8-单向孔洞，9-昆虫掉落引导管，10-红外传感模块，11-雨水分离纱，12-开关挡板，13-昆虫振翅频率获取设备，14-图像采集设备，15-风扇，16-昆虫收集箱，17-箱盖，18-活动推板，19-降雨量传感器，20-光照强度传感器，21-风速传感器，22-温湿度传感器，23-支架，24-太阳能板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本实用新型实施例提供的一种大田作物昆虫采集设备示意图，参见图1，本实用新型实施例提供的大田作物昆虫采集设备包括：昆虫诱捕装置1和数据采集箱2，所述昆虫诱捕装置1的昆虫出口与所述数据采集箱2相连通，所述数据采集箱2内设置有昆虫信息采集装置，所述昆虫信息采集装置与虫害预警服务平台通信连接。

参见图2，所述昆虫诱捕装置1包括：昆虫捕获器3，所述昆虫捕获器3底部设置有昆虫体型单向分类板4，所述昆虫体型单向分类板4中间设置有诱虫光源5和活动刮板6，所述活动刮板6的边缘与所述昆虫捕获器3的内壁相邻且存在间隙；所述昆虫捕获器3顶部设置遮雨罩7。遮雨罩7设置在昆虫捕获器3顶部位于诱虫光源5的上方，减少雨水进入到昆虫捕获器3内，保持盒内干燥。进入到昆虫捕获器3的昆虫会附着在诱虫光源5和昆虫捕获器3内壁上，此时控制活动刮板6运动将昆虫捕获到昆虫体型单向分类板4上进行分类。

本实施例中所述诱虫光源5为柱形紫外线诱虫光源5，活动刮板6套设在所述柱形紫外线诱虫光源5上，活动刮板6与昆虫捕获器3高度相同且具有弧度。当活动刮板6控制器控制活动刮板6时，活动刮板6以所述柱形紫外线诱虫光源5为中心运动，将附着在昆虫捕获器3内壁上昆虫进行捕获。

所述昆虫体型单向分类板4上设置有大小不同的单向孔洞8。单向孔洞8上开设大小不一的孔洞，对不同大小昆虫进行分流。

所述昆虫捕获器3与所述数据采集箱2之间设置昆虫掉落引导管9，所述昆虫掉落引导管9分别连通所述昆虫捕获器3和所述数据采集箱2，所述昆虫掉落引导管9内设置有红外传感模块10，所述红外传感模块10与所述昆虫信息采集装置电连接。捕获的昆虫通过单向孔洞8掉落至引导管内，引导管内的红外传感模块10实时发出红外信息对昆虫进行检测，如果检测到昆虫掉落时，将检测到昆虫掉落的信号发送给昆虫信息采集装置，昆虫信息采集装置开始启动数据采集箱2内的采集设备，并开始检测采集箱内是否存在待检测的昆虫。

所述昆虫掉落引导管9中间段设置有开口，所述开口上设置雨水分离纱11，所述昆虫掉落引导管9出口设置有开关挡板12，开关挡板12控制器与所述昆虫信息采集装置电连接。如果有雨水从昆虫捕获器3进入到引导管内，可以通过雨水分离纱11排出，进一步保证了进入到数据采集箱2内昆虫的干燥性。在昆虫掉落引导管9与数据采集箱2连接处设置开关挡板12，对进入到数据采集箱2内的昆虫数量进行控制，使得数据采集箱2内一次仅采集一只昆虫。

所述昆虫信息采集装置包括设置在所述数据采集箱2内顶部的单片机、昆虫振翅频率获取设备13、图像采集设备14和设置在所述数据采集箱2内中间位置的风扇15，所述单片机分别与所述昆虫振翅频率获取设备13、图像采集设备14和风扇15的控制器电连接，所述单片机与所述虫害预警服务平台通信连接。

单片机和昆虫振翅频率获取设备13封装在一箱体内，图像采集设备14配备有高清摄像头与自动补光灯，可以对害虫图像进行高清采集，并以固定时间间隔为周期定时采集图像数据并传输给单片机。随后昆虫振翅频率获取设备13启动，单片机控制风扇15的控制器启动风扇15将昆虫吹起并对箱体内的昆虫进行翅膀频率震动检测，以预设采集频率采集5-8秒，将采集数据传输至单片机。单片机将图像数据与昆虫振翅数据进行发送给虫害预警服务平台，虫害预警服务平台设置有上位机，用于与单片机进行通信。

所述数据采集箱2底部设置有多个昆虫收集箱16，所述昆虫收集箱16的开口处设置有箱盖17，对应所述昆虫收集箱16的开口一侧设置一活动推板18，所述活动推板18底部边缘设置所述昆虫收集箱16的开口所在的水平面上，所述箱盖17和所述活动推板18的控制器与所述单片机电连接。数据采集箱2内的昆虫采集完毕后，根据昆虫个体大小确定存储的昆虫收集箱16，单片机控制昆虫收集箱16的箱盖17控制器打开对应的昆虫收集箱16保持其他昆虫收集箱16的箱盖17处于关闭状态。然后单片机控制活动推板18的控制器启动活动推板18，将昆虫推至对应的昆虫收集箱16。然后箱盖17和活动推板18复位，等待下次昆虫收集。

进一步地，所述数据采集箱2的顶部设置有降雨量传感器19、光照强度传感器20、风速传感器21和温湿度传感器22，所述降雨量传感器19、光照强度传感器20、风速传感器21和温湿度传感器22均与所述单片机电连接。降雨量传感器19、光照强度传感器20、风速传感器21和温湿度传感器22对当前田间的气象环境数据进行采集，并传输给单片机，单片机会将采集到的气象环境数据和昆虫数据信息一并发送给上位机，可实现对不同气候可能引发的虫害进行分析预警。

所述数据采集箱2的顶部设置一支架23，所述支架23上设置有太阳能板24；所述降雨量传感器19和所述光照强度传感器20设置在所述支架23上，所述风速传感器21和温湿度传感器22分别设置在所述支架23两侧。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种大田作物昆虫采集设备，通过昆虫诱捕装置1对田间昆虫进行诱捕，然后在数据采集箱2内对昆虫信息进行采集，最后将采集的昆虫信息发送给虫害预警服务平台进行虫害预警。采集不同地区不同节点采集的虫害信息与田间小气候信息，及时追踪害虫发展态势，实现对某作物特定种类害虫的虫情分布、时间线动态变化的远程实时预警，实时监测区域虫害墒情，对周边地区发出预警，提高农业虫害预警准确性。

与上述实施例提供的一种大田作物昆虫采集设备相对应，本实用新型还提供了一种大田作物虫害监测预警方法的实施例。参见图3，所述方法包括：

S101，昆虫诱捕装置将昆虫进行诱捕后落入昆虫诱捕装置与数据采集箱之间的通道。

昆虫在诱虫光源的要到下进入到昆虫诱捕装置内，昆虫诱捕装置将进入的昆虫进行捕获然后分类进入到昆虫诱捕装置与数据采集箱之间昆虫引导管。

S102，被诱捕的昆虫进入到所述数据采集箱后，昆虫信息采集装置对昆虫的图像信息和振翅信息进行采集。

进入昆虫引导管的昆虫依次进入到数据采集箱内，数据采集箱内的昆虫信息采集装置对昆虫的振翅频率和图像信息进行采集。

S103，昆虫信息采集装置将采集的昆虫图像信息和振翅信息发送给虫害预警服务平台。

同时设置在数据采集箱外的降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器采集田间的气象环境数据，与采集的昆虫图像信息和振翅信息一同发送给虫害预警服务平台。

S104，虫害预警服务平台调用昆虫振翅识别模型和虫害识别模型，对害虫识别结果进行保存。

虫害识别模型，采用YoLo V4目标检测算法，YoLo V4算法在保持高检测实时性的同时，具有更高的精度，能应用于实际大田工作环境中的快速目标检测算法。针对实际场景中多种尺度的害虫识别，利用维度聚类的思想聚类得到9种尺度的Anchor Box，并均分给3种尺度的特征图。同时在YOLOv4训练中使用了多种Tricks：采用Mosaic数据增强策略和Cosine_scheduler余弦退火学习率。并实时测试Mosaic数据增强稳定性；并对虫害图像进行预处理，将所拍摄的图像进行随机混合，并对图像数据进行反转变换、随机修剪、色彩抖动和噪声扰动等图像增强方法，使得检测模型具有更高的鲁棒性。

昆虫振翅识别模型，采用均值法先对采集到昆虫翅膀震动数据进行第一次处理，该处理将去除所采集震动数据中波动值较大的脏数据，使整体数据趋于平稳，再次对除去脏数据后的震动数据使用均值法，得出最终震动均值，将最终震动均值与本地数据库内预存的害虫信息进行匹配并得出匹配结果。

S105，虫害预警服务平台随后调用预警模型，结合害虫识别结果和气候实时数据进行预测，并根据预测结果根据预设农田虫害防控等级阈值进行预警。

预警模型，调用虫害识别模型识别结果和昆虫振翅识别模型识别结果，得出精确的害虫种类和数量，将害虫种类和数量数据与当前环境采样数据结合，建立害虫种类和数量与田间气候影响因素的对应关系，并与数据库中往年害虫高发期气候条件、往年种植区域对应种植作物重点害虫种类和数量进行对比，并结合物候法、有效积温法等昆虫发生期预测方法，进行虫害近期发展态势预测，预测结果根据系统设定农田虫害防控等级阈值及时预警。根据不同区域虫害预测结果，对区域虫害墒情进行监测，若某区域墒情偏高，将及时通知临近区域规避风险。

需要说明的是，在本文中，诸如“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。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本实用新型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实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，如来替代，本实用新型仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，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实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (9)

1.一种大田作物昆虫采集设备，其特征在于，包括：昆虫诱捕装置和数据采集箱，所述昆虫诱捕装置的昆虫出口与所述数据采集箱相连通，所述数据采集箱内设置有昆虫信息采集装置，所述昆虫信息采集装置与虫害预警服务平台通信连接。

2.根据权利要求1所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述昆虫诱捕装置包括：昆虫捕获器，所述昆虫捕获器底部设置有昆虫体型单向分类板，所述昆虫体型单向分类板中间设置有诱虫光源和活动刮板，所述活动刮板的边缘与所述昆虫捕获器的内壁相邻且存在间隙；所述昆虫捕获器顶部设置遮雨罩。

3.根据权利要求2所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述昆虫体型单向分类板上设置有大小不同的单向孔洞。

4.根据权利要求2或3所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述昆虫捕获器与所述数据采集箱之间设置昆虫掉落引导管，所述昆虫掉落引导管分别连通所述昆虫捕获器和所述数据采集箱，所述昆虫掉落引导管内设置有红外传感模块，所述红外传感模块与所述昆虫信息采集装置电连接。

5.根据权利要求4所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述昆虫掉落引导管中间段设置有开口，所述开口上设置雨水分离纱，所述昆虫掉落引导管出口设置有开关挡板，开关挡板控制器与所述昆虫信息采集装置电连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述昆虫信息采集装置包括设置在所述数据采集箱内顶部的单片机、昆虫振翅频率获取设备、图像采集设备和设置在所述数据采集箱内中间位置的风扇，所述单片机分别与所述昆虫振翅频率获取设备、图像采集设备和风扇的控制器电连接，所述单片机与所述虫害预警服务平台通信连接。

7.根据权利要求6所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述数据采集箱底部设置有多个昆虫收集箱，所述昆虫收集箱的开口处设置有箱盖，对应所述昆虫收集箱的开口一侧设置一活动推板，所述活动推板底部边缘设置所述昆虫收集箱的开口所在的水平面上，所述箱盖和所述活动推板的控制器与所述单片机电连接。

8.根据权利要求6或7所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述数据采集箱的顶部设置有降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器，所述降雨量传感器、光照强度传感器、风速传感器和温湿度传感器均与所述单片机电连接。

9.根据权利要求8所述的大田作物昆虫采集设备，其特征在于，所述数据采集箱的顶部设置一支架，所述支架上设置有太阳能板；所述降雨量传感器和所述光照强度传感器设置在所述支架上，所述风速传感器和温湿度传感器分别设置在所述支架两侧。

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