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灾害预警

虫情靶标害虫智能监测应用方案

一、项目背景与行业痛点

农作物害虫种群具有明显的时间动态、空间异质性和环境响应特征。水稻、玉米、小麦、茶叶、果树、蔬菜、中药材等作物在不同生育阶段可能受到多种害虫影响,而真正决定防控时机的并不是田间是否已经看到明显危害,而是目标害虫何时开始出现、种群数量是否持续增加、当前处于发生初期还是高峰期、不同田块之间是否存在明显虫量差异以及未来一段时间是否可能达到防治指标。

传统虫情调查主要依赖人工计划踏田、扫网、盘拍、诱捕器检查和人工计数。该方式具有虫种鉴别可靠、能够直接结合田间危害调查等优势,但面对大面积农业生产区时存在调查频率有限、夜间连续性不足、调查人员技术水平差异、原始图像缺失以及不同时间和不同区域数据难以快速比较等问题。

普通通用型诱虫灯通常综合色利用昆虫趋光性收集多种昆虫,适合了解较宽范围的夜行害虫活动,但对于草地贪夜蛾、二化螟、小菜蛾、夜蛾类、茶园特定靶标害虫及其他需要精细跟踪单一或少数害虫种群的项目,综合色虫体数量过多会增加人工分类工作量,也容易受到大量非靶标昆虫干扰。

靶标害虫智能监测的技术思路不同。系统首先确定需要监测的具体虫种,再根据该虫种行为生态特性选配性诱剂、特定颜色诱虫板或其他专用诱集组件,使监测对象由“田间所有被诱集昆虫”收敛为“特定靶标虫种或少数重点虫种”,再利用工业相机定期获取虫体图像,通过人工识别或人工智能模型完成虫体检测、计数和趋势分析。

S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统采用色板、性诱剂等方式进行靶向诱集,通过工业相机定时采图,并将目标虫体图像、数量、时间、位置及设备状态上传SIYB®智慧植保平台。平台主管形成单点虫量曲线、多点区域比较和虫情发生峰次分析,为田间调查、绿色防控和精准施药提供连续数据依据。

靶标害虫监测的另一核心价值是保留“时间信息”。传统诱捕器数日后人工计划检查时,只能知道这几天一共捕获多少只,而通过自动图像采集和时间分段,可以进一步分析害虫从什么时候开始增加、哪一天达到峰值、增长持续多久以及不同田块峰值是否同步,从而提高虫情预测和防治窗口判断能力。

实际工程中常见问题包括:目标虫种与诱剂不匹配;性诱芯长期未更换导致诱捕效率下降;诱虫板被虫体、灰尘和雨水覆盖;诱虫板高度没有随作物冠层变化调整;相机视场偏移;虫体重叠导致AI漏检;非靶标昆虫与目标害虫外形相似导致误识别;设备工作时间不同却直接比较虫量;连续阴雨造成太阳能不足;通信异常导致平台主管看不到最新数据;设备停机造成低虫量却被误认为田间虫情下降。

因此,本方案构建:

靶标害虫确定 → 诱捕机制选择 → 诱芯/色板配置 → 冠层高度自适应 → 虫体定向诱集 → 工业相机定时成像 → 图像质量控制 → AI目标检测 → 虫体计数 → 人工复核 → 时间序列分析 → 多点区域比较 → 气象与作物生育期关联 → 虫情分级提示 → 田间调查 → 防治决策 → 防后效果评价

的靶标害虫智能监测技术体系。

二、建设目标与监测目标

1. 建设目标

建设以S-CGTPM01靶标害虫智能监测终端为前端感知节点,以色板或性诱剂为靶标诱集载体,以800万像素工业相机为图像采集核心,以4G通信网络和SIYB®智慧植保平台为数据管理中心的农业虫情综合在线监测系统。

系统按照“区域—基地—地块—监测点—目标虫种”的结构组织数据,对不同作物和不同害虫建立独立监测任务,实现靶标昆虫连续诱集、图像留档、自动计数、趋势分析、设备状态管理和人工计划复核。

2. 虫情监测目标

监测目标害虫是否出现;记录每日和各时段靶标害虫数量;识别种群开始上升时间;识别虫量峰值;识别连续下降阶段;计算虫量变化速率;比较不同田块虫量差异;分析虫害发生中心和扩散趋势;结合温度、湿度、降雨和风速解释害虫活动变化。

3. 图像数据目标

建立带有设备编号、监测点位置、虫种、时间和原始图片的虫情档案,使每一条虫量统计结果能够回溯至原始图像,并保留AI识别结果和人工计划复核结果。

4. 设备管理目标

远程获取设备在线状态、供电状态、相机状态、诱虫板位置和通信状态,及时发现设备异常,避免设备故障被误解释为虫情下降。

5. 决策应用目标

将连续虫量数据转换为虫情发生初期、上升期、峰值期和下降期等过程信息,并综合色田间调查及当地植保防治指标,为人工计划巡查、绿色防控和精准施药时间选择提供依据。

三、需求分析

1. 必须明确具体靶标害虫

靶标害虫智能监测系统的第一步不是选择相机,而是确定监测对象。不同害虫对颜色、性信息素和其他行为信号的响应差异明显,必须根据具体虫种配置适用的诱集方式。

2. 性诱剂应做到虫种专用

性诱剂具有较高物种选择性,但不同害虫诱芯不可混用。诱芯规格、释放特性和更换周期应按照对应产品技术要求执行。

3. 色板应根据靶标虫行为选择

黄色、蓝色及其他特定颜色对不同害虫吸引能力不同。不能简单认为所有靶标害虫均适合黄色诱虫板。

4. 诱捕高度必须与作物冠层协调

目标害虫活动高度随作物生育阶段变化,固定高度可能造成监测灵敏度下降。S-CGTPM01具备0~60cm诱虫板自动升降能力,可根据作物冠层进行高度调整。

5. 同一监测点应保持诱捕条件一致

长期趋势比较要求诱芯、色板规格、安装方向、诱捕高度、拍摄时间和监测周期尽可能保持一致,否则设备参数变化本身可能造成虫量突变。

6. 设备运行时间必须参与虫量解释

两台设备若实际有效监测时间不同,不宜直接比较累计虫量,应转换为单位有效监测时间虫量。

7. AI识别必须保存原始图片

模型可能受到虫体重叠、破损、尺度、姿态、光照及类似物种影响。原图属于虫情数据质量追溯的重要依据,不应只保存AI最终数量。

8. 自动识别不等同于专业鉴定

对于农业植物检疫性有害生物、新发害虫或需要正式确认的虫种,AI识别只能用于筛查和辅助发现,最终应按照专业鉴定和主管部门规定执行。

9. 虫量变化必须结合天气解释

低温、强风和降雨可能显著抑制部分成虫活动,使诱捕数量暂时下降。如果只看虫量而不分析天气,容易将活动下降错误解释为田间种群减少。

10. 必须结合田间调查建立监测意义

诱捕数量属于相对监测指标,不宜未经标定直接换算为每亩或每平方米田间虫口密度。项目应通过同步田间调查建立诱捕虫量和实际发生程度之间的关系。

11. 害虫不同世代应分别分析

连续监测曲线可能出现多个峰次,应结合积温、作物生育期和人工计划判断是否对应不同世代,而不能将整个生产季作为一个综合色峰值处理。

12. 诱捕装置需要定期维护

色板粘性下降、虫体覆盖、诱芯失效以及雨水污染都会改变捕获效率,必须将耗材更换时间记录在平台。

四、总体解决方案

S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统采用“靶向诱集+自动升降+定时成像+智能识别+远程传输+趋势分析”的总体技术路线。

首先根据项目作物类型和主要害虫确定综合色监测对象,再按照虫种选择综合色性诱剂、色板或项目验证有效的靶标诱集组件。诱虫板通过自动升降机构调整至合适作物冠层高度,使诱集位置能够随作物生育期变化。

目标昆虫进入监测装置并停留于诱虫板或虫体处理区域后,800万像素工业相机按照设定时间自动拍摄图像。图像首先进行曝光、清晰度及视场检查,再通过目标检测算法识别虫体位置、类别和数量。

每次监测形成:

设备编号+监测点坐标+目标虫种+拍摄时间+原始图片+识别框+模型类别+置信度+统计数量+人工复核状态

的标准化虫情记录。

数据通过4G或项目通信链路上传SIYB®智慧植保平台。平台按小时、日、周等时间尺度形成虫量趋势,并通过多监测点比较形成区域虫情空间分布。

系统同时综合色天气、作物生育期及田间调查资料,对虫量变化进行解释。当靶标虫量持续增加或多个相邻监测点同步增长时,平台主管生成调查提示,由植保人员进一步开展田间虫口和作物受害调查。

总体技术链路为:

目标虫种 → 专用诱芯/综合色色板 → 0~60cm自动高度调整 → 靶标昆虫诱集 → 工业相机定时拍摄 → 图像质量检查 → AI目标检测 → 分类计数 → 人工复核 → 4G通信 → SIYB®平台主管 → 单点时间趋势 → 区域空间趋势 → 气象关联 → 田间调查 → 防治窗口判断。

五、系统架构设计

1. 靶标害虫层

根据不同作物建立具体监测虫种清单,明确每个虫种的诱集方式、监测时期和田间调查方法。

2. 靶向诱集层

由综合色诱虫板、性诱芯、专用诱捕结构组成,提高特定目标虫种的监测选择性。

3. 高度控制层

诱虫板采用0~60cm升降机构,根据作物冠层或项目设置调整有效监测高度。

4. 图像采集层

采用800万像素工业相机定时拍摄虫体图像,并保持综合色固定视场、拍摄距离和补光条件。

5. 边缘控制层

负责相机控制、诱虫板升降、在线计划、手动控制、远程控制及设备状态管理。

6. 通信传输层

通过4G网络或项目指定通信方式上传图片、识别结果和设备运行数据。

7. 云平台数据层

负责图片、虫量、虫种标签、设备状态、监测位置、模型版本及人工计划复核信息管理。

8. 智能分析层

完成靶标虫检测、计数、时间趋势、峰值分析、多区域比较和异常变化识别。

9. 植保应用层

将设备数据与田间调查、气象和防治指标结合,为害虫监测预报及综合色防治提供辅助依据。

六、监测内容与监测方法

1. 靶标害虫出现情况

判断目标虫种在某监测点是否已经开始出现,并记录首次出现日期。

2. 靶标害虫数量

按固定时间尺度统计目标虫体数量,是系统最核心监测指标。

3. 单位时间诱获量

将诱获数量按照实际有效监测时间归一化,提高不同日期、不同设备之间的数据可比性。

4. 虫情发生趋势

综合色连续虫量判断上升、稳定、峰值和下降阶段。

5. 虫情峰次

根据生产季连续时间序列识别一个或多个明显虫量峰值,并与不同世代或迁飞过程进行综合色判断。

6. 靶标虫比例

当设备同时捕获非靶标昆虫时,统计目标虫种占总诱捕虫体的比例。

7. 空间分布

多个设备联网后比较基地、田块和不同区域虫量,识别相对高虫量区域。

8. 图片质量

监测照片清晰度、曝光、虫体遮挡比例和相机视场状态。

9. 模型识别状态

记录模型版本、类别、置信度及人工确认状态。

10. 诱虫板高度

记录诱虫板当前升降位置,用于分析冠层高度变化是否影响诱捕效果。

11. 设备状态

监测整机供电、通信、相机、控制器及升降机构运行情况。

12. 气象扩展参数

根据项目可增加空气温度、相对湿度、降雨、风速、风向、光照等环境指标。

13. 土壤及作物环境

可根据项目接入土壤温度、土壤含水率等参数,用于综合色农业环境分析。

七、技术原理与算法模型

1. 性诱靶向监测原理

部分害虫可通过对应性信息素或综合色行为诱剂实现高选择性诱捕。监测终端通过配置与目标虫种匹配的诱芯,吸引特定性别或特定生理阶段昆虫进入监测区域。

性诱结果具有较高靶向性,但其数量代表综合色“诱捕响应”,不直接等同于田间综合色种群密度。

2. 色板趋性监测原理

部分昆虫对特定颜色具有明显趋性。利用特定反射光谱颜色和粘捕材料,可以持续收集进入诱集区域的目标昆虫。

3. 自动高度调节原理

设作物冠层高度为Hcrop,目标虫最佳监测相对高度为ΔH,则诱虫板目标高度可综合色表示为:

Htrap = Hcrop + ΔH

实际ΔH应按照目标虫种行为和项目田间试验确定。S-CGTPM01升降机构提供0~60cm调整范围。

4. 图像目标检测

工业相机获得图像I后,通过目标检测模型:

Detection = Model(I)

输出虫体类别、定位框及模型置信度:

{Classi, Boxi, Confidencei}

平台主管按照目标虫类别进行数量统计。

5. 靶标虫数量

某一时间段内目标害虫计数:

Ntarget = Σ1(Classi = Target)

人工计划复核后可形成最终确认数量Nverified

6. 单位有效时间虫量

Ch = N / Teffective

其中N为目标虫数量,Teffective为设备有效监测小时数,可用于不同监测点虫量标准化比较。

7. 日虫量

Nday = ΣNt

将一天多个拍摄时段虫量进行汇总形成每日虫情数据。

8. 移动平均

为了减少单日天气和随机诱捕波动,可以计算:

MAk(t) = (1/k)ΣN(t-i)

常用3日或5日窗口用于趋势展示,但原始日虫量仍应同时保留。

9. 虫量变化率

G(t) = [N(t)-N(t-1)] / max[N(t-1),1] × 100%

连续正增长用于识别种群快速增加过程。

10. 虫量趋势斜率

K = ΔN / Δt

综合在线多个连续时间窗口计算虫量增长速度,避免单日突增直接触发高等级判断。

11. 背景异常指数

在建立足够历史背景数据后,可采用:

Z = [N(t)-μb] / σb

其中μb和σb分别为项目历史背景期均值和标准差。该指标可辅助识别明显偏离历史背景的虫量事件,但不直接替代农业防治指标。

12. 峰值识别

虫量峰值不仅要求当前数据较高,还应结合峰前持续增长和峰后下降趋势。系统可按照移动窗口和显著性条件识别:

tpeak = argmax N(t)

并记录峰值虫量、峰值日期和峰宽。

13. 靶标选择性

Rtarget = Ntarget / Nall × 100%

用于评价诱芯或色板对目标虫的实际选择性。

14. AI人工计划复核误差

可通过人工抽检计算:

Ecount = |NAI - Nmanual| / max(Nmanual,1) × 100%

长期统计识别误差可以评价模型在实际田间条件下的稳定性。

15. 模型查准率

具备完整标注样本时:

Precision = TP / (TP + FP)

反映系统识别出的目标害虫中真正目标虫体所占比例。

16. 模型召回率

Recall = TP / (TP + FN)

反映实际目标虫体中被模型成功检测出的比例。

17. 区域虫情指数

对于多个监测点,可综合色形成:

Iarea = ΣwiCi

其中Ci为标准化虫量,wi根据监测点代表面积、设备有效率和项目权重确定,用于区域相对虫情比较。

18. 空间变化梯度

可比较相邻监测点:

ΔCij = Ci - Cj

识别某一方向虫量明显升高的区域,辅助判断迁飞或扩散方向。

19. 气象—虫情关联

系统可建立:

N(t) = f(T, RH, Rain, Wind, CropStage, Time)

用于分析温度、湿度、降雨、风速和作物生育期与目标虫活动量之间的关系。

20. 设备有效率

Rdevice = Tnormal / Tplanned × 100%

虫情趋势分析前应首先确认设备有效率,防止设备停机造成假低虫量。

八、系统功能设计

系统支持靶标虫种配置、性诱剂监测、色板监测、诱虫板自动升降、定时采图、800万像素工业成像、虫体图像存档、AI虫体目标检测、虫种分类、数量统计、人工复核、原图与识别结果同步保存、小时虫量、日虫量、周趋势、虫量峰次、靶标比例、多设备区域比较、GIS设备地图、设备在线状态、远程控制、自动控制、手动控制、可编程控制、太阳能供电状态、故障告警、模型版本管理、虫情数据导出以及人工计划调查数据录入。

系统可进一步接入自动气象站、土壤墒情设备及其他农业物联网终端,将虫情、气象、土壤和作物生育期形成统一农业监测数据体系。

九、硬件组成与配置方案

1. S-CGTPM01靶标害虫智能监测主机

作为系统现场核心设备,完成靶标诱集、虫体成像、自动控制、信息显示及远程通信。

2. 专用综合色诱虫板

根据目标害虫配置黄色、蓝色或其他适用综合色色板。

3. 性诱剂组件

根据具体虫种配置专用诱芯、诱芯支架和必要的诱捕结构。

4. 自动升降机构

提供0~60cm行程,用于调整诱虫板与作物冠层之间的相对高度。

5. 800万像素工业相机

负责定时获取高分辨率虫体图像,为虫种识别和人工复核提供基础数据。

6. 成像背景与补光模块

采用稳定背景和可控补光条件,提高虫体边缘、颜色和纹理成像一致性。

7. 10英寸工业触摸显示器

现场显示设备运行、图片、参数、控制页面和设备维护信息。

8. 工业控制器

负责相机、升降机构、在线计划、远程指令及辅助设备控制。

9. 4G通信模块

负责图像、识别结果及设备状态上传至远程云平台。

10. 50W太阳能组件

为野外独立设备提供光伏能源。

11. 12V/40Ah蓄电池

承担夜间、低太阳辐照及设备连续运行期间的储能供电。

12. 太阳能控制器

负责光伏充电和电池保护。

13. 201不锈钢机体

形成设备主体结构和户外保护空间。

14. IP65防护机箱

保护电气、控制和图像处理组件免受常规户外雨水和粉尘影响。

15. 气象传感器(选配)

可增加空气温度、湿度、风速、风向、降雨和光照监测。

16. 土壤传感器(选配)

可增加土壤温度、水分等农业环境数据。

17. SIYB®智慧植保平台

负责远程虫情数据、图片、AI识别、趋势分析和设备运维。

十、核心设备参数

1. S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统确认参数

产品型号:S-CGTPM01。

产品类型:靶标害虫智能监测系统。

主要监测方式:色板、性诱剂等靶向诱集+工业相机成像+智能计数。

工作电压:DC12V。

整机功耗:≤10W。

待机功耗:≤3W。

绝缘电阻:≥2.5MΩ。

电气保护:配置漏电保护。

外形尺寸:500×550×2000mm。

主体材质:201不锈钢。

太阳能组件:50W。

蓄电池:12V/40Ah。

资料标称防护等级:IP65。

资料标称设计寿命:10年。

工作环境温度:-10~70℃。

工业相机:800万像素。

显示终端:10英寸工业级触摸屏。

诱虫板升降行程:0~60cm。

升降方式:自动调节。

控制方式:自动、手动、远程遥控、可编程控制。

识别功能:定时采图、识别、计数、趋势图。

扩展能力:支持气象与土壤信息采集。

2. 工业相机建议补充参数

有效像素:800万像素。

建议图像分辨率:≥3264×2448。

成像方式:定时静态成像。

图像格式:JPEG。

拍摄周期:1~1440min可配置。

镜头:工业定焦镜头,根据成像区域选配。

曝光:自动或固定参数可配置。

补光:综合色白光成像补光。

图片叠加信息:设备编号、时间、监测点可由平台关联管理。

3. AI识别建议参数

模型类型:虫体目标检测+分类模型。

识别对象:按项目配置目标虫种。

输出:类别、位置框、置信度、数量。

置信度阈值:平台主管可配置。

识别模式:云端、边缘端或混合式。

模型版本:应记录版本号及更新时间。

人工计划复核:支持。

原始图片保留:建议保存用于追溯。

识别准确率:不建议设定脱离虫种和样本条件的统一固定数值,应在项目样本集上进行专项验收。

4. 自动升降机构建议参数

行程:0~600mm。

定位方式:电机驱动+限位控制。

建议定位重复精度:≤±5mm。

控制:现场人工计划、自动、远程。

位置策略:固定高度、按生育期定时调整、远程调整。

保护:上限位、下限位、过流保护。

5. 太阳能系统参数

太阳能板:50W。

蓄电池:12V/40Ah。

理论标称储能:约480Wh。

充电控制:建议采用PWM或MPPT控制器。

低压保护:建议配置。

连续阴雨:应根据项目拍摄频率、通信频率和当地太阳资源核算,不以固定天数作为所有地区统一指标。

6. 通信建议参数

通信网络:4G LTE Cat.1。

协议:MQTT、HTTP/HTTPS或TCP/IP。

图片上传:支持。

状态上传:支持。

远程控制:支持。

设备心跳:1~60min可配置。

通信天线:工业级外置或内置天线。

7. 本地显示与控制建议参数

屏幕:10英寸工业触摸屏。

显示内容:设备状态、人工计划控制、诱虫板位置、图片、设备参数。

本地控制:手动、自动和维护模式。

权限:建议设置操作及管理员权限。

8. 环境扩展参数

空气温度:-40~80℃,建议准确度±0.3℃。

空气湿度:0~100%RH,建议准确度±2%RH。

风速:0~60m/s,建议准确度±0.3m/s或±3%。

降雨:0~4mm/min,0.2mm分辨率。

光照:0~200000Lux。

上述气象指标属于项目选配建议,并非S-CGTPM01基础配置确认参数。

9. 参数应用说明

DC12V、≤10W整机功耗、≤3W待机功耗、≥2.5MΩ绝缘电阻、500×550×2000mm外形、10年资料标称设计寿命、201不锈钢、50W太阳能板、12V/40Ah蓄电池、IP65、-10~70℃、800万像素工业相机、10英寸工业触摸屏、0~60cm诱虫板自动升降、自动/手动/远程/可编程控制及定时采图识别计数均为S-CGTPM01产品资料确认参数。

通信协议、拍摄周期、升降定位精度、AI模型参数及气象扩展参数属于本方案根据靶标害虫智能监测项目补充的建议技术配置,正式项目以合同技术协议和出厂检验资料为准。

十一、软件平台与数据展示

SIYB®智慧植保平台按照“行政区域—基地—地块—监测点—虫种”建立虫情数据体系,将设备运行数据和虫情生物数据分开管理又相互关联。

1. GIS监测点地图

显示所有靶标害虫监测终端空间位置、当前在线状态、目标虫种和最新虫量。

2. 虫情图片页面

按照设备和拍摄时间浏览原始虫体图片,支持放大和历史查询。

3. AI识别图

在原始图片上显示虫体检测框、预测虫种和模型置信度。

4. 人工复核

植保人员可以修改错误标签、补充漏检虫体,并保留AI原始结果和复核结果。

5. 日虫量趋势

显示每日靶标虫数量、移动平均和变化率。

6. 分时虫量

设备按多个时间段成像时,可分析不同时间窗口虫量变化。

7. 峰值分析

标记生产季虫情主要峰值、峰值日期、峰前增长期和峰后下降期。

8. 区域虫情比较

比较多个田块相同目标虫种的标准化虫量。

9. 虫量空间分布

在GIS地图上通过分级符号展示区域相对虫量,辅助识别重点调查区域。

10. 诱虫板高度

显示当前升降位置及历史调整记录,方便解释作物冠层变化对监测结果的影响。

11. 气象联动页面

配置气象设备后,将虫量与温度、湿度、降雨、风速同时显示。

12. 设备状态页面

显示通信、供电、相机、触摸屏、控制器和升降机构状态。

13. 耗材维护页面

记录诱芯安装、诱芯更换、综合色色板更换及清洁维护时间。

14. 数据导出

支持虫量、设备状态、人工复核和调查数据按时间范围进行统计导出。

十二、数据分析与智能应用

1. 首见期分析

记录连续监测中目标害虫首次稳定出现时间,作为人工计划加密调查的重要参考。

2. 种群上升期识别

综合色日虫量、移动平均和增长率判断种群是否从低背景进入持续上升阶段。

3. 峰值期分析

识别主要诱捕高峰,为卵期、幼虫期调查或后续防治时间安排提供时间参考。

4. 多峰次识别

生产季可能存在多个世代或迁飞峰,平台应分别记录各峰次,避免只输出一个全年最大值。

5. 区域热点识别

多个监测点相同虫种同步监测后,可筛选持续高于区域平均水平的地块作为重点调查区。

6. 虫情传播方向辅助分析

若多个监测点虫量峰值按空间顺序依次出现,可结合风向、作物分布和历史虫源辅助分析活动或迁飞方向。

7. 天气影响分析

利用气象数据解释某些日虫量异常下降。例如强降雨和大风期间诱捕下降,并不一定表示田间虫口已经减少。

8. 作物生育期关联

将播种、移栽、分蘖、拔节、抽穗、开花、结果等农事阶段与虫量数据关联,形成当地虫害发生规律。

9. 靶标选择性评价

对目标虫和非靶标虫进行分类,评估不同诱芯和色板的实际专一性。

10. 诱芯效能衰减分析

如果虫情、天气和相邻设备变化稳定,而单个监测点虫量持续异常下降,应结合诱芯使用时间检查诱剂效力是否下降。

11. 图像质量诊断

利用综合色清晰度、曝光和图像覆盖情况识别镜头污染、相机偏移或背景异常。

12. AI模型漂移分析

长期统计人工计划复核与AI识别差异。当误差随季节或虫体状态持续增大时,应增加对应样本重新训练或优化模型。

13. 多年度发生规律分析

同一地区连续多年采用相同监测方法后,可比较首见期、主峰日期、峰值强度和发生持续期的年际差异。

14. 防治前后虫量分析

记录药剂、生物防治或物理防治措施实施时间,比较措施前后虫量变化,但应同时考虑天气和虫态转换影响。

十三、预警机制与决策支撑

靶标害虫智能监测系统的预警对象是“虫情变化”,不是直接自动生成施药指令。系统应采用“虫量+增长速率+持续时间+区域一致性+气象条件+田间调查”的分层判断逻辑。

1. 首次发现提示

监测点由长期零记录转为连续发现目标害虫时,提示开展现场虫种确认和田间调查。

2. 虫量连续增长提示

连续多个统计周期虫量明显增加时,提高该监测点调查优先级。

3. 快速增长提示

单位时间虫量增长率明显高于自身长期背景时生成动态异常。

4. 峰值阶段提示

平台识别虫量接近近期高值并持续处于高水平时,标记可能的发生高峰阶段。

5. 区域同步异常

同一地区多个监测点相同虫种同步升高时,其虫情可信度通常高于单点异常。

6. 疑似高风险区域提示

持续高虫量区域在地图中突出显示,作为植保人员现场调查重点。

7. 设备异常排除

虫量突然下降时首先检查设备综合在线率、相机、诱虫板、诱芯和供电,避免设备异常造成假低虫量。

8. AI低置信度提示

大量虫体处于低置信度或类别冲突状态时,平台主管要求人工复核。

9. 新发或疑似检疫害虫

系统发现疑似重要检疫对象或未列入当前监测模型的异常虫体时,应保存原始图片和实物样本并按照专业鉴定流程处理。

10. 防治决策边界

平台主管虫量达到系统配置值只能表示需要增加调查和关注,具体是否达到防治指标应依照对应作物、对应害虫的田间调查规范和当地农业农村主管部门技术指导确定。

11. 决策闭环

AI发现虫情变化 → 原图检查 → 人工复核 → 设备状态确认 → 多点区域比较 → 气象数据分析 → 田间虫口调查 → 作物受害调查 → 判断是否达到当地防治指标 → 采取物理/生物/农业/化学综合措施 → 防后调查 → 持续监测。

十四、项目实施方案

1. 靶标害虫清单建立

根据作物、历史虫害及当地植保资料确定项目重点监测虫种。

2. 诱集方式匹配

逐虫种确定使用性诱剂、黄色诱板、蓝色诱板或其他项目验证的专用诱集方式。

3. 田块调查

记录作物、面积、种植结构、道路、水源、树林、建筑及周边害虫寄主植物。

4. 监测点布设

监测点应具有区域代表性,并避免设置在明显异常小环境而无法代表目标田块的位置。

5. 基础施工

设备基础保持水平、坚固,防止长期沉降造成整机倾斜和相机视场变化。

6. 太阳能安装

按照当地纬度、太阳辐照及遮挡条件确定光伏板朝向与倾角。

7. 设备主体安装

保持机体垂直,并确保维护门、相机、诱虫板等部位具备正常操作空间。

8. 诱虫组件配置

按照目标虫种安装对应色板或性诱芯,不同诱芯做好编号。

9. 诱虫板高度设置

根据当前作物冠层调整升降位置,并在平台保存初始高度。

10. 相机视场校准

确认整个有效诱虫区域位于相机成像范围内,并检查图像边缘是否存在明显遮挡。

11. 图像清晰度测试

采用不同大小虫体样本验证成像清晰度、综合色补光及背景效果。

12. AI模型配置

载入项目目标虫种模型,并设置虫种类别和合理置信度阈值。

13. 4G通信调试

测试图片上传、数据上报、远程控制及设备心跳。

14. 太阳能能源验证

连续观察白天充电与夜间耗电,确认50W光伏和40Ah电池满足项目设置的拍摄与通信频率。

15. 触摸屏及本地控制测试

验证自动、手动和维护模式。

16. 自动升降测试

完整执行0~60cm升降动作,检查限位、重复定位及机械阻力。

17. 虫情基线建立

系统正式投入前同步开展一定周期人工计划虫情调查,建立诱捕数量和田间虫情之间的基础对应关系。

18. 人工复核流程建立

明确平台主管操作人员、植保人员和专业鉴定人员之间的复核职责。

19. 试运行

连续运行一定周期,评价设备综合在线率、图像有效率、AI计数效果、虫量稳定性及能源平衡。

20. 项目验收

验收内容宜包括设备型号、功耗、太阳能、电池、工业相机、触摸屏、诱虫板自动升降、图像质量、虫体计数、AI识别、人工复核、远程通信、平台趋势、气象扩展以及项目档案。

十五、运维服务保障

靶标害虫智能监测系统运维重点包括综合色诱捕耗材、成像系统、升降机构、太阳能能源、通信平台和AI模型六个部分。

诱虫板达到虫体覆盖较高程度、粘性明显下降或受到灰尘和雨水污染后,应及时更换。更换时间必须同步记录,以避免更换前后的捕获能力差异被错误解释为虫情突变。

性诱芯应按照对应虫种产品说明进行保存、安装和更换。不同虫种诱芯应分别管理,避免交叉污染。

相机镜头和拍摄窗口应保持洁净。灰尘、水汽、蜘蛛网或昆虫残体覆盖镜头后可能导致整个AI识别结果明显下降。

定期执行升降机构全行程测试,检查电机、导轨、限位开关和机械阻力。作物快速生长期应根据冠层高度及时调整诱虫板位置。

太阳能板应清除泥土、鸟粪、树叶和周边植物遮挡;长期夜间电池电压下降时,应检查蓄电池容量和光伏充电状态。

平台应监测设备最后在线时间、图片最后上传时间和虫量最后更新时间,区分“设备在线但相机异常”“相机正常但通信异常”和“设备整体离线”等不同故障类型。

AI模型应定期使用人工计划复核数据进行质量评估。不同季节、虫体性别、大小和姿态发生明显变化后,可根据样本积累进行模型更新。

十六、项目优势与方案价值

S-CGTPM01通过色板和性诱剂等定向诱集技术,将监测对象从普通综合虫群收敛到明确靶标害虫,提高虫情数据与实际防控对象之间的对应性。

800万像素工业相机能够保存原始虫体图像,使每一个数量统计结果具有图像依据,解决传统人工计划只留下数字而缺乏原始证据的问题。

0~60cm诱虫板自动升降功能可以根据作物生长进行高度调节,使监测装置能够适应整个作物生育周期,而不是设备安装完成后始终保持固定高度。

AI识别与人工计划复核形成双层数据质量体系,既提高大量图像处理效率,又避免完全依赖模型自动结果。

通过单位有效时间虫量、设备运行率和诱虫耗材记录,可使虫情数据由简单“捕了多少只”升级为具有设备状态和监测条件背景的标准化数据。

多个靶标监测终端形成区域网络后,可分析不同地块虫量、发生时间、峰值和空间差异,为农业部门和规模化种植基地提供区域连续虫情数据。

与气象监测结合以后,可进一步分析温度、湿度、降雨和风速对害虫活动的影响,提高虫情趋势解释能力。

最终形成:

靶标虫种确定 → 专用诱集 → 冠层高度自适应 → 虫体连续捕获 → 800万像素成像 → AI检测识别 → 人工复核 → 时间序列分析 → 区域虫情分布 → 气象关联 → 田间调查 → 防治窗口研判 → 防后效果评价

的靶标害虫智能监测应用体系。

十七、应用场景

1. 水稻靶标害虫监测

根据目标虫种配置性诱剂或综合色诱集组件,实现水稻重点害虫连续监测。

2. 玉米害虫监测

适用于草地贪夜蛾及其他具有成熟诱集技术的玉米靶标害虫监测。

3. 小麦虫情监测

根据当地主要虫种和监测技术设置靶向监测节点。

4. 茶园害虫监测

利用色板或对应靶标诱集方式开展茶园害虫专一性监测。

5. 果园靶标害虫监测

用于综合色食心虫、卷叶蛾及项目适配的其他靶标虫种监测。

6. 蔬菜害虫监测

利用综合色色板或性诱监测小菜蛾、夜蛾类及其他适宜目标害虫。

7. 中药材虫情监测

根据不同药材主要害虫配置专用监测诱芯。

8. 草地贪夜蛾监测网络

采用专用性诱监测方式,形成多点成虫发生动态监测网络。

9. 农业农村虫情监测站

作为综合在线自动虫情监测网络中的靶标虫种专项节点。

10. 植保绿色防控示范区

与自动虫情测报灯、气象站、性诱、绿色防控和精准计划施药形成综合系统。

11. 科研院所与害虫行为研究

用于不同诱剂、诱板、高度和天气条件下靶标昆虫活动研究。

12. 区域农业物联网平台

将靶标虫情与农业气象、土壤、苗情和作物长势统一接入综合农业平台。

十八、效益分析

靶标诱集减少大量非目标昆虫数据,有助于降低人工分类工作量,提高重点虫种监测效率。

定时自动拍照能够提高虫情采集连续性,使周末、夜间及偏远田块仍可保持稳定监测。

原始图片和AI识别结果综合在线存档,可以追溯历史虫情并开展模型重新分析。

0~60cm自动升降使诱捕高度能够随着作物冠层调整,提高整个生育期监测条件的一致性。

多点联网能够由单田块调查扩展到区域虫情空间比较,提高农业植保人员现场调查的针对性。

通过虫量持续增长和峰次分析,可以比单次人工计划调查获得更完整的种群变化过程。

设备状态与虫量同步管理能够减少设备故障造成的数据误判,提高长期虫情数据库可信度。

长期积累虫量、气象、作物生育期和田间调查数据后,可逐步建立具有当地特点的虫害发生模型和防控窗口经验库。

十九、标准规范与政策依据

1. GB/T 24689.1-2009《植物保护机械 虫情测报灯》

属于虫情测报设备的重要国家标准,可作为自动虫情监测设备设计、性能及项目技术评价依据。S-CGTPM01属于靶向诱集和图像识别型智能监测终端,与传统灯诱式测报设备结构不同,因此具体验收项目仍应结合产品技术协议确定。

2. GB/T 24689.4-2009《植物保护机械 诱虫板》

项目采用综合色诱虫板监测靶标害虫时,可作为诱虫板设备和材料技术参考。

3. GB/T 24689.2-2017《植物保护机械 杀虫灯》

当系统扩展综合色物理杀虫功能时,可作为杀虫设备部分技术参考。靶标害虫智能监测系统的核心任务仍是虫情监测和趋势分析。

4. NB/T 34001-2011《太阳能杀虫灯通用技术条件》

系统采用太阳能独立供电时,可作为太阳能植保设备相关能源系统技术参考。

5. 《农作物病虫害防治条例》

农作物病虫害防治包括监测预报、预防控制和应急处置,实行预防为主、综合防治并坚持科技支撑和绿色防控。智能虫情监测系统属于农业病虫害监测预警和数字化植保的技术装备。

6. 《农作物病虫害监测与预报管理办法》

用于规范农作物病虫害监测调查、信息报送、分析预测和预报发布。区域性虫情监测项目应将自动化设备数据与规范的田间调查和植保业务体系结合。

7. 目标作物与目标害虫专项监测规范

不同害虫可能具有独立的调查、预测和防治技术规范,项目实施应根据实际虫种选取适用标准。

8. 当地农业农村主管部门监测要求

虫情发生程度、防治指标和防控窗口最终应结合当地农业农村主管部门发布的监测预报及年度技术指导确定。

  • GB/T 24689.1-2009《植物保护机械 虫情测报灯》。
  • GB/T 24689.4-2009《植物保护机械 诱虫板》。
  • GB/T 24689.2-2017《植物保护机械 杀虫灯》。
  • NB/T 34001-2011《太阳能杀虫灯通用技术条件》。
  • 《农作物病虫害防治条例》。
  • 《农作物病虫害监测与预报管理办法》。
  • 项目对应作物和靶标害虫专项监测、防治技术规范。
  • 当地农业农村主管部门病虫害预测预报与防治指导资料。
  • 《S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统产品说明书》。

二十、典型应用案例

以下为靶标害虫智能监测典型工程应用示例,用于说明系统技术应用逻辑,不作为未经核验的实际项目业绩。

案例一:玉米草地贪夜蛾靶标监测

某玉米种植区采用专用诱芯设置多个S-CGTPM01监测点。平台连续记录成虫诱获数量,并发现多个相邻监测点在数日内同步增长。植保人员根据系统提示增加田间卵块和幼虫调查频率,为后续防治窗口判断提供依据。

案例二:茶园综合色色板靶标监测

某茶园根据目标害虫行为选择综合色诱虫板。随着茶树新梢生长,平台远程调整诱虫板高度,使诱捕区域长期保持在适宜冠层位置。相比固定高度监测,数据条件更加一致。

案例三:诱芯效力下降识别

某监测点虫量持续下降,而周边多个点位虫量仍保持高位。检查设备、天气和相机均无异常,进一步查看诱芯运行时间发现已经超过项目规定使用周期,更换诱芯后诱捕恢复正常。

案例四:设备故障形成假低虫量

某田块平台显示连续两天无靶标虫记录,但设备状态同时出现相机异常。维修后恢复正常拍摄,因此项目未将该时段零虫量纳入虫情下降判断。

案例五:AI重叠虫体漏检

害虫发生高峰期诱虫板局部虫体高度重叠,AI数量明显低于人工复核结果。通过提高诱虫板更换频率并补充重叠样本重新训练模型,后续识别效果得到改善。

案例六:相似虫种误识别

某项目AI将综合色外形相似的非靶标昆虫识别为目标虫。专业人员复核后将样本重新标注,完善模型训练集,说明人工计划复核是专业虫情监测的重要质量控制环节。

案例七:强降雨造成诱捕数量下降

某监测区连续强降雨期间多个设备靶标虫量同步下降。气象数据表明夜间降雨和风速明显增大,雨停后虫量再次恢复,证明短时间低诱捕数量并不必然代表田间虫源减少。

案例八:发现区域虫情发生中心

同一农业园区多个监测点长期数据显示东部三个田块靶标虫量率先升高,随后周边点位逐步增加。平台空间对比帮助植保人员优先调查东部区域。

案例九:多峰次虫情识别

某靶标害虫整个生产季出现两个明显诱捕峰。系统分别记录每次峰前上升、峰值和峰后下降阶段,并结合生育期和田间调查区分不同发生代次。

案例十:防治前后趋势比较

某田块实施综合色防治后,平台继续保持相同诱芯、诱板高度和监测条件。后续虫量明显下降,并通过田间调查验证害虫密度同步降低,为防治效果评价提供连续数据。

案例十一:跨区域监测网络

农业主管项目在多个乡镇设置相同靶标害虫监测设备,并统一使用标准化诱芯、拍摄周期和虫量统计方法,使不同区域虫量可以进行相对比较。

案例十二:虫情与气象联合研究

某科研项目将靶标虫监测终端与小型气象站组合部署。长期分析发现目标害虫诱获量与夜间温度、风速和降雨存在明显关系,为优化监测时间和研究害虫活动规律提供数据。

二十一、参考文献

  1. 《S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统产品说明书》,V1.0,2026年9月。
  2. GB/T 24689.1-2009《植物保护机械 虫情测报灯》。
  3. GB/T 24689.4-2009《植物保护机械 诱虫板》。
  4. GB/T 24689.2-2017《植物保护机械 杀虫灯》。
  5. NB/T 34001-2011《太阳能杀虫灯通用技术条件》。
  6. 《农作物病虫害防治条例》。
  7. 《农作物病虫害监测与预报管理办法》。
  8. 项目对应作物主要害虫监测调查及综合防治技术资料。
  9. 当地农业农村主管部门病虫害监测预报、防治指标和绿色防控技术资料。
  10. 项目作物生育期、气象、历史虫情及田间调查资料。

S-CGTPM01靶标害虫智能监测系统适用于水稻、玉米、小麦、茶园、果园、蔬菜、中药材及其他农业生产区域,可针对具有成熟性诱、色诱或其他靶向诱集技术的害虫建立连续自动监测节点。

靶标害虫智能监测的技术核心不是简单使用相机对虫体拍照,而是首先利用综合色诱剂和色板提高目标虫种选择性,再通过稳定的诱捕条件、自动高度调节、标准化工业成像、AI识别、人工复核和时间序列分析,将虫体转化为具有明确虫种、时间、位置和数据质量属性的连续虫情信息。

最终形成“目标害虫确定—专用诱集—0~60cm冠层高度调节—工业相机定时成像—AI虫体检测—人工计划复核—虫量时间序列—发生峰次—区域空间分析—气象关联—田间调查—防治指标核对—综合植保决策”的完整虫情靶标害虫智能监测应用方案。

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