一種昆蟲監(jiān)測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種昆蟲監(jiān)測裝置，包括：電網(wǎng)式滅蟲器，包括誘集光源和環(huán)繞誘集光源設置的電網(wǎng)，用于誘集和擊殺昆蟲；電流感應模塊，用于監(jiān)測電網(wǎng)的原邊電流變化；昆蟲撲燈識別模塊，包括布置在電網(wǎng)外側的矩陣式鍵盤，用于對撲燈的昆蟲進行計數(shù)；主控模塊，用于接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，統(tǒng)計撲燈昆蟲的總數(shù)量。本發(fā)明能在昆蟲撲燈的瞬間完成計數(shù)，有效避免了可能影響計數(shù)的任何偶然因素。
【專利說明】—種昆蟲監(jiān)測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種農(nóng)作物蟲害監(jiān)控裝置，具體涉及一種昆蟲監(jiān)測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著的黨的十八大順利召開，黨中央、國務院對農(nóng)業(yè)的關注進入了一個新的歷史時期，同時提出了新形勢下，加大農(nóng)業(yè)科技投入，重視農(nóng)業(yè)科技化的目標。目前我國農(nóng)業(yè)面臨的一個主要問題就是對農(nóng)作物病蟲害的防治?，F(xiàn)有的農(nóng)作物都難以避免受到各種蟲害的威脅，特別是一些價值較高的經(jīng)濟作物，如水果、煙草、花卉、藥用植物等受到蟲害將會造成更大的經(jīng)濟損失。如今農(nóng)作物種植正轉向大規(guī)?；瑢r(nóng)作物蟲害的防治就難上加難了。
[0003]要解決這個棘手問題，就要對農(nóng)作物的蟲害進行準確的監(jiān)控和預測，對蟲害的數(shù)量和種類進行科學系統(tǒng)的統(tǒng)計和記錄，建立一個完善的數(shù)據(jù)庫和預測模型，而要實現(xiàn)這一系列的目標，就需要的對現(xiàn)有的昆蟲計數(shù)設備進行改進和提高。完善設備的精度、準確性和可靠性。
[0004]傳統(tǒng)的昆蟲計數(shù)設備一般包括誘蟲燈以及內設信息素引誘劑的集蟲瓶，并在集蟲瓶的瓶口安裝紅外線傳感器。首先使用燈光引誘昆蟲，昆蟲在信息素引誘劑的驅使下，經(jīng)過紅外線傳感器被計數(shù)后飛入集蟲瓶內。現(xiàn)有的昆蟲計數(shù)設備也有利用電網(wǎng)式滅蟲器將撲光的昆蟲擊落，昆蟲受重力作用滑落至集蟲瓶中，瓶口的紅外線傳感器進行昆蟲計數(shù)。這種方法存在以下不足:
[0005] 第一，誘蟲燈本身的燈光中包含紅外線部分，會對紅外線傳感器造成干擾，影響統(tǒng)計結果；第二，由于紅外線傳感器安裝在集蟲瓶瓶口，為確保一一計數(shù)，瓶口一般只可容許I~2只昆蟲通過，若多只昆蟲同時撲光并一起滑落到集蟲瓶中，則會對集蟲瓶的瓶口造成堵塞；第三，昆蟲撞擊電網(wǎng)式滅蟲器的電網(wǎng)后有可能直接燒焦粘附到電網(wǎng)上，或者未能滑落到集蟲瓶中，而是粘附在中間某個位置，這樣就導致無法進行全面精確的計數(shù)。
[0006]以上因素都會對統(tǒng)計結果的準確性和可靠性產(chǎn)生影響，雖然市場上出現(xiàn)了很多采用機器視覺、視覺識別等技術研制的昆蟲計數(shù)設備，但由于科技含量高、計數(shù)過程繁瑣且成本較高，使得很難將其大規(guī)模加以應用，不利于新形勢下農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明公開了一種基于電網(wǎng)式滅蟲器的昆蟲監(jiān)測裝置，該裝置能在昆蟲撲燈的瞬間完成計數(shù)，有效避開昆蟲在撲燈觸網(wǎng)到落入集蟲瓶的過程中可能出現(xiàn)的影響計數(shù)的偶然因素。
[0008]一種昆蟲監(jiān)測裝置，包括:
[0009]電網(wǎng)式滅蟲器，包括誘集光源和環(huán)繞誘集光源設置的電網(wǎng)，用于誘集和擊殺昆蟲；
[0010]電流感應模塊，用于監(jiān)測電網(wǎng)的原邊電流變化；
[0011]昆蟲撲燈識別模塊，包括布置在電網(wǎng)外側的矩陣式鍵盤，用于對撲燈的昆蟲進行計數(shù)；
[0012]主控模塊，用于接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，統(tǒng)計撲燈昆蟲的總數(shù)量。
[0013]本發(fā)明是在電網(wǎng)式滅蟲器的基礎上設計所述昆蟲監(jiān)測裝置的。昆蟲被誘集光源引誘撞擊電網(wǎng)，由于昆蟲是導體，撲燈的昆蟲會引發(fā)電網(wǎng)上的原邊電流發(fā)生變化。原邊電流的變化依次觸發(fā)電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊，在昆蟲撲燈的瞬間完成計數(shù)，確保計數(shù)過程準確高效，不會有所遺漏。
[0014]本發(fā)明中，誘集光源可根據(jù)需要設定不同的光譜，用于對不同種類的昆蟲進行誘殺和計數(shù)。
[0015]所述昆蟲監(jiān)測裝置進行昆蟲計數(shù)的方法包括:
[0016](I)電流感應模塊監(jiān)測到昆蟲撲燈引發(fā)的電網(wǎng)的原邊電流變化，并將原邊電流的變化值與設定的閾值進行比較:
[0017]若原邊電流的變化值小于閾值，電流感應模塊將撲燈昆蟲數(shù)量自動識別為一；
[0018]若原邊電流的變化值大于閾值，電流感應模塊啟動昆蟲撲燈識別模塊，昆蟲撲燈識別模塊對同時撲燈的一只以上的昆蟲進行計數(shù)；
[0019](2)主控模塊接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，統(tǒng)計得到撲燈昆蟲的總數(shù)量。
[0020]為提高計數(shù)精度和效率， 申請人:預先利用該昆蟲監(jiān)測裝置檢測某一種類各種大小的單個昆蟲撲燈時引發(fā)的原 邊電流變化值并計算平均值，將該平均值作為閾值。以該閾值為參照，原邊電流的變化值若小于閾值，則表不只有一只昆蟲撲燈，電流感應模塊將撲燈昆蟲數(shù)量自動識別為一，并將計數(shù)信息直接輸出至主控模塊；原邊電流的變化值若大于閾值，則表示有多只昆蟲或一只體積較大的昆蟲撲燈，此時電流感應模塊向昆蟲撲燈識別模塊發(fā)送一個信號，昆蟲撲燈識別模塊啟動，識別矩陣式鍵盤上被按下的感應鍵的物理位置，對同時撲燈的一只以上的昆蟲進行計數(shù)，并將計數(shù)信息輸出至主控模塊，主控模塊在用戶設定的時間段內進行綜合統(tǒng)計，得到撲燈昆蟲的總數(shù)量。
[0021]作為優(yōu)選，所述電流感應模塊包括電流傳感器和單片機，單片機連接主控模塊。為縮短開發(fā)周期和適應新技術的快速迭代，作為進一步優(yōu)選，所述電流傳感器為電子式電流互感器。作為最優(yōu)選，所述電流傳感器為霍爾電流傳感器。昆蟲撲燈引發(fā)原邊電流產(chǎn)生的細微變化會促使固定在很小氣隙中的霍爾元件輸出信號，該信號的大小能精確反應原邊電流的變化程度，即原邊電流的變化值。
[0022]單片機接收霍爾元件輸出的信號，計算原邊電流的變化值，并與設定的閾值進行比較。作為一個【具體實施方式】，所述單片機為P87LPC764單片機。P87LPC764單片機自帶模擬比較器，再加上外圍的積分器和放大器完成A/D轉換，分辨率可達14位以上，能夠進行精確的計算和比較。
[0023]為實現(xiàn)遠程監(jiān)控，本發(fā)明的昆蟲監(jiān)測裝置包括連接主控模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。為延長傳輸距離，所述無線數(shù)據(jù)傳輸模塊可選用MDS iNET300無線傳輸平臺，該無線傳輸平臺工作頻率在336~344MHz，傳輸距離在視距情況下最大可達80公里，支持512Kbps的空中通信速率。配置AP/雙口 RB，提供串口和以太連接器，使用UDP或TCP數(shù)據(jù)封裝2個串口，支持以太連接器到多種設備，并配備P21雙機備份，更好的保護網(wǎng)絡配置。[0024]本發(fā)明的昆蟲監(jiān)測裝置包括電源模塊。作為優(yōu)選，所述電源模塊為太陽能供電系統(tǒng)。太陽能供電系統(tǒng)綠色環(huán)保，節(jié)約能源。作為進一步優(yōu)選，所述電網(wǎng)式滅蟲器可選用自帶太陽能供電系統(tǒng)的太陽能智能電網(wǎng)式滅蟲器。
[0025]為便于集中清理因撲燈而被電網(wǎng)擊殺的昆蟲，作為優(yōu)選，所述電網(wǎng)式滅蟲器下方設有集蟲瓶或接蟲袋。昆蟲撲燈被電擊后，即落入所述集蟲瓶或接蟲袋中被收集起來，不僅便于清理，還方便用戶查看昆蟲種類。
[0026]本發(fā)明昆蟲監(jiān)測裝置的工作過程為: [0027]電網(wǎng)式滅蟲器以及各模塊通電并初始化，昆蟲被誘集光源引誘撞擊電網(wǎng)，電網(wǎng)上的原邊電流發(fā)生變化，電流感應模塊捕捉該變化，并將原邊電流的變化值與設定的閾值進行比較，原邊電流的變化值小于閾值時，電流感應模塊將撲燈昆蟲數(shù)量自動計數(shù)為一；原邊電流的變化值大于閾值時，啟動昆蟲撲燈識別模塊，對同時撲燈的一只以上的昆蟲進行定位和計數(shù)；主控模塊接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，在用戶設定的時間段內進行綜合統(tǒng)計，獲得撲燈昆蟲的總數(shù)量，并由無線數(shù)據(jù)傳輸模塊將其發(fā)送至用戶電腦。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0029]本發(fā)明以電網(wǎng)式滅蟲器為基礎，利用電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊在昆蟲撲燈的瞬間完成計數(shù)，有效避免了現(xiàn)有技術中可能影響計數(shù)的任何偶然因素，確保計數(shù)過程高效、計數(shù)結果準確真實，不會有所遺漏。
[0030]說明書附圖
[0031]圖1為本發(fā)明昆蟲監(jiān)測裝置的結構示意圖；
[0032]圖2為圖1中A部分的放大圖；
[0033]圖3為本發(fā)明昆蟲監(jiān)測裝置的結構框圖；
[0034]圖4為霍爾電流傳感器的工作原理示意圖；
[0035]圖5為P87LPC764單片機的引腳圖；
[0036]圖6為矩陣式鍵盤的工作原理示意圖；
[0037]圖7為本發(fā)明昆蟲監(jiān)測裝置的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0038]由圖1和圖3可見，本【具體實施方式】的昆蟲監(jiān)測裝置包括太陽能智能電網(wǎng)式滅蟲器1，電流感應模塊2，昆蟲撲燈識別模塊3，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4以及主控模塊。
[0039]由圖1和圖2可見，太陽能智能電網(wǎng)式滅蟲器I包括底座17，支撐架15，固定在支撐架15頂端的太陽能板14，固定在支撐架15中部的誘蟲燈12，布置在誘蟲燈12外周的電網(wǎng)11，太陽能板14與蓄電池(圖中省略)、控制器(圖中省略)構成太陽能供電系統(tǒng)，并通過電源線16向誘蟲燈12、電網(wǎng)11、電流感應模塊2、昆蟲撲燈識別模塊3、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4以及主控模塊供電。
[0040]由圖1可見，太陽能智能電網(wǎng)式滅蟲器I還包括集蟲瓶13，集蟲瓶13位于電網(wǎng)11的下方，撲燈后被擊落的昆蟲從進蟲口 131落入集蟲瓶13中收集起來。
[0041]本【具體實施方式】中，可根據(jù)需要選用具有不同光譜的誘蟲燈12，用于對不同種類的昆蟲進行誘殺和計數(shù)。[0042]由圖2和圖3可見，電流感應模塊2包括霍爾電流傳感器21和單片機?；魻栯娏鱾鞲衅?1安裝在誘蟲燈12與電網(wǎng)11的保護蓋18的底面，與電網(wǎng)11的電流回路相連，其工作原理如圖4所示。具體工作過程為:
[0043]當電網(wǎng)11的回路中有一原邊電流Ip通過時,原邊電流Ip產(chǎn)生的磁場被磁芯聚集并感應到霍爾元件上，使霍爾元件有信號輸出，該信號輸出用于驅動三極管并使其導通，從而獲得一個反向的副邊補償電流Is，Is再通過繞在磁芯上的副邊補償線圈產(chǎn)生磁場，該磁場用于補償Ip產(chǎn)生的磁場(兩者正好相反)，因而使霍爾元件的信號輸出逐漸減小。當兩種電流產(chǎn)生的磁場相等(Ip與線圈匝數(shù)的乘積=Is與副邊補償線圈匝數(shù)的乘積)時，Is不再增加，這時的霍爾元件起到指示零磁通的作用，此時可以通過單片機檢測Is的大小，再利用Is來計算Ip。
[0044]當Ip變化時，上述平衡受到破壞，霍爾元件就會有信號輸出，經(jīng)功率放大后，立即就會產(chǎn)生相應的Is流過副邊補償線圈以對失衡的磁場進行補償，即重復上述過程重新達到平衡。從失衡到再次平衡，所需的時間理論上不到I μ S，是一個動態(tài)平衡的過程。
[0045]本【具體實施方式】中，利用P87LPC764單片機檢測IS，P87LPC764單片機的引腳圖如圖5所示。結合圖4可見，M輸出經(jīng)放大電路后連接到P87LPC764單片機的P0.6/CPM1引腳，模擬比較器控制寄存器實現(xiàn)A/D轉換。
[0046]由圖2和圖3可見，昆蟲撲燈識別模塊3包括矩陣式鍵盤31和單片機。矩陣式鍵盤31均勻排布在電網(wǎng)11的外側，其工作原理如圖6所示。由圖6可見，列線通過電阻接上拉電阻，并將行線所接的單片機的I/O 口作為輸出端，而列線所接的單片機的I/O 口則作為輸入端。這樣，當矩陣式鍵盤31的感應鍵(S1、S2、S3、……)沒有被撲燈昆蟲撞擊按下時，所有的輸入端都是高電平，代表此時沒有昆蟲撲燈；由于輸出端輸出的是低電平，一旦有感應鍵被撞擊按下，則輸入端的電平就會被拉低，這樣，通過讀取輸入端的電平狀態(tài)就可得知是否有感應鍵被按下，從而得知是否有昆蟲撲燈。
[0047]在得知有昆蟲撲燈以后，只要對被按下的感應鍵的物理位置即昆蟲的具體撲燈位置進行定位，就可統(tǒng)計出昆蟲的具體撲燈數(shù)量，從而完成精確計數(shù)。昆蟲撲燈識別模塊3采用行掃描法來確定被撞擊的感應鍵的物理位置，即由單片機通過輸出端依次給每條行線送“0”信號，同時向其余各行線送“I”信號，然后在輸入端檢測對應于每一行掃描時的所有列線狀態(tài)。輸出端向行線每輸出一次“O”信號，就從輸入端讀取代表所有列線狀態(tài)的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)全為“ I ”，則此列線上無閉合鍵；若不全為“ I ”，則此列線上有閉合鍵，且閉合鍵就在輸送“0”信號的行、列線交點上。最后對被按下的感應鍵的物理位置進行賦值編號，如:A、B、C、D、E、F……，單片機計算最后有多少個字母，就可以統(tǒng)計出同時撲燈的昆蟲數(shù)量。
[0048]由圖3可見，本【具體實施方式】中，采用MDS ?ΝΕΤ 300無線傳輸平臺作為無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4。
[0049]本【具體實施方式】中，昆蟲監(jiān)測裝置的工作流程如圖7所示。首先打開太陽能智能電網(wǎng)式滅蟲器I的誘蟲燈12，并使電網(wǎng)11、電流感應模塊2，昆蟲撲燈識別模塊3，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊4以及主控模塊通電，各模塊進行初始化操作；
[0050]當未有昆蟲撲燈時，電網(wǎng)11上的原邊電流Ip不發(fā)生變化；當有昆蟲撲燈時，原邊電流Ip發(fā)生變化，該變化被霍爾電流傳感器21捕捉識別，電流感應模塊2的P87LPC764單片機檢測到相應的Is，根據(jù)Is計算變化后的Ip值并與原始Ip值進行比較，計算Ip變化值；[0051]電流感應模塊2的P87LPC764單片機繼續(xù)將Ip變化值與設定的閾值(經(jīng)實驗檢測得到的單個昆蟲撲燈時所引起的Ip變化值的平均值)進行比較；如果Ip變化值小于閾值，則表示此時只有一只昆蟲撲燈，電流感應模塊2的P87LPC764單片機自動計數(shù)為I ;如果Ip變化值大于閾值，則有兩種可能:(1)有多只昆蟲同時撲燈，產(chǎn)生了較大的電流變化；(2)有一只較大的昆蟲撲燈，產(chǎn)生了較大的電流變化；為精確計數(shù)，電流感應模塊2的P87LPC764單片機將Ip變化值大于閾值的信號發(fā)送給昆蟲撲燈識別模塊3的P87LPC764單片機，昆蟲撲燈識別模塊3啟動對昆蟲的具體撲燈位置進行定位，根據(jù)定位結果將撲燈昆蟲計數(shù)為η(n ^ I)；
[0052]主控模塊接收電流感應模塊2的P87LPC764單片機、昆蟲撲燈識別模塊3的P87LPC764單片機輸出的計數(shù)結果，在用戶指定的時間段內，統(tǒng)計獲得撲燈昆蟲的總數(shù)量，并將該數(shù)量信息經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線41傳送給MDS ?ΝΕΤ 300無線傳輸平臺，由該無線傳輸平臺將撲燈昆蟲的數(shù)量信息發(fā)送到用戶電腦上。`
【權利要求】
1.一種昆蟲監(jiān)測裝置，包括: 電網(wǎng)式滅蟲器，包括誘集光源和環(huán)繞誘集光源設置的電網(wǎng)，用于誘集和擊殺昆蟲； 電流感應模塊，用于監(jiān)測電網(wǎng)的原邊電流變化； 昆蟲撲燈識別模塊，包括布置在電網(wǎng)外側的矩陣式鍵盤，用于對撲燈的昆蟲進行計數(shù)； 主控模塊，用于接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，統(tǒng)計撲燈昆蟲的總數(shù)量。
2.如權利要求1所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電流感應模塊包括電流傳感器和單片機，單片機連接主控模塊。
3.如權利要求2所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電流傳感器為霍爾電流傳感器。
4.如權利要求1所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，包括連接主控模塊的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。
5.如權利要求1所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，包括電源模塊。
6.如權利要求5所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電源模塊為太陽能供電系統(tǒng)。
7.如權利要求1所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，所述電網(wǎng)式滅蟲器下方設有集蟲瓶或接蟲袋。`
8.如權利要求1所述的昆蟲監(jiān)測裝置，其特征在于，進行昆蟲計數(shù)的方法包括: (1)電流感應模塊監(jiān)測到昆蟲撲燈引發(fā)的電網(wǎng)的原邊電流變化,并將原邊電流的變化值與設定的閾值進行比較: 若原邊電流的變化值小于閾值，電流感應模塊將撲燈昆蟲數(shù)量自動識別為一； 若原邊電流的變化值大于閾值，電流感應模塊啟動昆蟲撲燈識別模塊，昆蟲撲燈識別模塊對同時撲燈的一只以上的昆蟲進行計數(shù)； (2)主控模塊接收電流感應模塊和昆蟲撲燈識別模塊輸出的信號，統(tǒng)計得到撲燈昆蟲的總數(shù)量。
【文檔編號】A01M1/22GK103478101SQ201310445971
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權日:2013年9月26日
【發(fā)明者】余俊霖, 何勇, 劉飛, 孔汶汶 申請人:浙江大學