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灾害预警

虫害监测远程图像式虫情测报灯应用方案

一、项目背景与行业痛点

农作物害虫的发生具有显著的时间动态、空间差异和气象响应特征。水稻、玉米、小麦、茶叶、果树、蔬菜及其他农业生产区域中,大量鳞翅目、鞘翅目、半翅目等害虫成虫具有夜间活动和趋光行为。成虫羽化、迁飞和种群扩散往往先于明显的田间危害,因此持续掌握成虫出现时间、数量变化、发生峰次和空间分布,是开展病虫害预测预报和确定防治窗口的重要基础。

传统虫情调查主要依赖人工踏田、扫网、灯诱后人工计数以及定点取样。人工计划能够直接结合虫种和作物受害情况进行专业判断,但难以实现整夜连续监测。对于迁飞性、夜行性和短时间集中发生的害虫,如果人工计划间隔为数日,可能只能看到调查当天的虫情状态,而无法完整记录种群由低水平进入上升期、达到峰值再逐步下降的全过程。

传统简易诱虫设备虽然能够连续捕获昆虫,但通常只能得到一个时间段内的综合色虫体,缺少精确时间、监测位置、原始虫体图片和设备运行状态。数日后人工计划取虫时,难以准确判断害虫究竟在哪一天、哪个时段集中出现,也不利于不同区域之间进行标准化虫情比较。

远程图像式虫情测报灯通过灯光诱集、虫体物理处理、时间分段、自动成像和远程通信,将传统“诱到虫以后人工计划查看”升级为“虫体自动进入标准化处理流程并形成连续图片档案”。监测人员无需每天进入田间即可远程查看虫体图片、数量、时间和设备状态,提高偏远农田、山区农业和大面积种植基地的虫情采集连续性。

S-CGIFL01采用365nm黑光灯作为主要诱集光源,利用夜行昆虫趋光性将虫体引向设备。虫体经过三块互成120°的撞击屏后进入处理和收集机构,经热处理后保持较好的虫体完整度,再由内置相机按照设定时段拍摄。图片、数量、GPS位置及设备信息通过通信网络上传SIYB®智慧植保平台,从而建立“虫体—时间—位置—图像”相互关联的监测档案。

远程图像式虫情测报灯与普通杀虫灯的工程目标不同。普通杀虫灯重点是通过物理方式降低一定范围内虫口基数;虫情测报灯的重点则是尽可能获得具有代表性、可辨识、可按时间分段的昆虫样本和连续监测数据。因此,虫体完整性、时间分段、图片质量、设备运行率和监测条件一致性,比单纯追求杀虫数量更加重要。

实际项目中常见问题包括:灯体靠近路灯造成诱虫光竞争;设备之间安装环境差异过大;太阳能板长期受到树木遮挡;撞击屏被灰尘和虫体污染;虫体处理温度不足造成虫体腐败和粘连;温度过高或处理时间过长造成虫体形态破坏;分仓时间设置不合理造成不同时间段虫体混合;相机镜头污染导致图像模糊;虫体重叠造成自动识别漏检;连续降雨和强风造成诱捕量下降;设备停机导致“零虫量”却被错误判断为虫情下降。

因此,本方案构建:

趋光害虫活动 → 365nm黑光灯诱集 → 三面撞击捕获 → 虫体导流 → 热处理致死与干燥 → 虫水分离 → 分时收集 → 自动图像采集 → 虫体识别与计数 → GPS定位 → 4G远程通信 → 虫量时间序列 → 区域虫情分析 → 气象关联 → 田间调查 → 防治窗口研判

的远程图像式虫情自动监测体系。

二、建设目标与监测目标

1. 建设目标

建设以S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯为田间虫情综合在线监测终端,以太阳能独立供电、GPS定位、远程无线通信和SIYB®智慧植保平台为基础的区域虫情监测系统,实现害虫自动诱集、虫体处理、分时收集、自动拍照、图片上传、远程查看和趋势分析。

根据项目区域建立“行政区域—农业基地—地块—监测点—测报设备”的设备体系,每台虫情测报灯绑定唯一编号和GPS位置,使每一张虫情图片、每一组虫量统计均具有明确的设备来源、时间和空间属性。

2. 虫情监测目标

连续监测趋光性害虫成虫活动;记录日虫量和分时虫量;发现害虫首次明显活动时间;识别虫量持续上升阶段;识别主要发生峰次;分析峰值出现时间和持续周期;比较不同地块虫情差异;辅助判断迁飞性害虫进入和扩散过程;为田间人工计划提供重点区域和重点时间依据。

3. 图像监测目标

对进入设备的昆虫建立连续图像档案,使虫情数据不仅包含一个数量结果,同时保留可供远程人工查看、虫种识别、模型分析及历史追溯的原始虫体图像。

4. 时间信息目标

通过分时运行和分时收集保留害虫发生的时间属性,避免全天计划虫体完全混合。项目可按照害虫活动规律设置夜间多个虫体收集时段,从而分析前半夜、后半夜及不同时段的害虫活动变化。

5. 区域监测目标

通过多个远程图像式虫情测报灯组成区域监测网络,对不同地点同一时间的虫量进行比较,并综合色GPS位置、气象和作物信息识别虫量相对较高区域。

6. 决策应用目标

系统应能够辅助回答:当前夜间虫害活动是否增强、哪些监测点虫量明显增加、当前属于发生初期还是虫量高峰、主要虫量集中在前半夜还是后半夜、哪些区域可能出现迁飞性害虫集中活动、天气是否造成诱捕数量下降,以及是否需要增加田间调查或进入防治指标核查阶段。

三、需求分析

1. 虫情测报首先强调监测代表性

虫情测报灯不是单纯捕虫设备。监测点应尽可能代表目标农业区域的作物、地形和虫害条件,避免安装在明显特殊的小环境中导致设备虫量无法代表周边田块。

2. 应保持各监测点安装条件基本一致

区域虫情比较要求不同测报灯的光源规格、安装高度、工作时间和虫体处理流程尽量一致。设备条件差异过大会直接影响捕获量可比性。

3. 应避免强人工光源竞争

365nm黑光灯对多类夜行昆虫具有综合色诱集能力,但周边路灯、居民照明、景观灯和设施农业补光可能改变昆虫趋光行为,因此监测点应尽量远离强光环境。

4. 应避免明显遮挡

高大树木、建筑和密集设施会限制诱虫光传播范围,也可能改变局地风场。选点时应优先选择视野和光传播条件较好的农业区域。

5. 太阳能系统需要满足整机高功耗需求

S-CGIFL01包含20W诱虫灯、虫体处理加热机构、相机、触摸屏、控制器、通信和活动结构,资料标称整机最大功耗达到450W,因此能源设计明显区别于普通小功率杀虫灯。

6. 虫体处理必须兼顾致死与完整性

虫情测报需要尽可能保留虫体翅形、颜色、斑纹和外部形态,因此虫体处理既要可靠致死、降低活虫逃逸和腐败,又不能过度破坏形态。

7. 时间分段必须具有业务意义

分仓或分时收集的时间间隔应根据目标虫情业务设置。过长会丢失发生时段信息,过短则会增加机构动作次数和图片数据量。

8. 自动识别结果必须允许人工复核

综合色灯诱设备捕获虫种复杂,虫体可能重叠、残缺、侧卧或被鳞粉覆盖,因此自动识别不能作为唯一虫种鉴定结果。

9. 应保留原始虫情图片

原图是自动识别结果复核、模型升级和历史虫情追溯的重要依据。平台主管不宜只保存统计数字。

10. 虫量下降前应先排查设备状态

某监测点虫量明显降低时,应同步检查黑光灯、相机、虫体处理机构、分仓机构、设备运行时间和通信状态,排除设备异常后才能解释虫情变化。

11. 天气条件必须进入数据解释

强降雨、强风、明显降温可能降低夜行昆虫活动,使灯下诱捕数量减少。设备虫量属于“昆虫种群+活动性+诱集条件”的综合结果,不应脱离环境条件进行解释。

12. 自动测报不能替代田间系统调查

虫情灯能够提高时间连续性和区域覆盖能力,但田间实际虫口密度、卵量、幼虫数量、受害株率和防治指标仍应按照目标作物和目标害虫的专业调查方法确定。

四、总体解决方案

S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯采用“综合色灯诱+撞击捕获+虫体标准化处理+分时收集+图像留档+远程通信+区域分析”的总体技术路线。

夜间达到项目设定工作条件后,365nm、20W黑光灯启动。对该波段具有趋光行为的昆虫向设备飞行,与三块互成120°的透明或综合色撞击屏接触后失去稳定飞行能力,并沿结构进入下部虫体处理机构。

进入处理单元的昆虫按照设定流程进行处理。现有资料确认设备运行约15min后虫体处理区达到85±5℃,处理时间可以调节,综合色实现虫体致死、降低腐败并尽可能保持形态完整。

处理后的虫体进入分仓、虫水分离或拍摄区域。设备根据全天计划保存不同时间段虫体,内置200万像素相机对虫体自动拍照,并通过通信网络上传平台。

每条虫情数据关联GPS位置和时间戳,平台主管按照区域、监测点和日期管理原始图片、虫体计数、虫种标签、人工复核结果和设备状态。

总体技术路线为:

365nm趋光诱集 → 20W黑光灯 → 三面120°撞击屏 → 虫体导流 → 热处理 → 虫体致死与形态保持 → 虫水分离 → 分时收集 → 200万像素自动拍照 → GPS位置绑定 → 无线网络上传 → SIYB®智慧植保平台 → 图像识别/人工分类 → 虫量曲线 → 峰次分析 → 区域比较 → 田间调查 → 植保决策。

五、系统架构设计

1. 农业监测对象层

包括水稻、玉米、小麦、茶叶、果园、蔬菜及其他作物种植区内具有明显夜间活动和趋光行为的害虫。

2. 光诱层

采用主波长365nm、功率20W的黑光灯作为主要诱虫光源。

3. 撞击捕获层

采用3块互成120°的撞击屏形成虫体截获结构,使趋近光源的昆虫撞击后进入下部处理通道。

4. 虫体处理层

通过热处理等结构对虫体进行致死、干燥和综合色处理,为后续图片区分和保存提供条件。

5. 分时收集层

按照预设时间窗口组织虫体进入不同时间区间,实现夜间虫情时间分段。

6. 图像采集层

内置200万像素相机按照计划获取虫体图片。

7. 定位层

设备内置GPS,每台设备建立固定地理坐标,实现虫情数据空间化管理。

8. 边缘控制层

负责黑光灯、虫体处理、分仓、相机、雨控和全天计划等设备运行逻辑。

9. 能源层

采用640W太阳能组件和400Ah蓄电池形成野外独立供电系统。

10. 通信层

通过4G或项目指定无线网络上传图片、虫量和设备状态。

11. 平台层

SIYB®智慧植保平台完成设备管理、虫情图片、虫体识别、数量统计和趋势曲线。

12. 植保应用层

将自动测报数据与田间虫口、作物生育期和气象资料结合开展虫情研判。

六、监测内容与监测方法

1. 夜间总诱捕虫量

统计一个完整监测夜周期内进入测报灯的虫体总量,用于观察综合色虫群活动变化。

2. 分时虫量

按照预设夜间时间窗口记录不同时间段的捕获量,分析害虫夜间活动节律。

3. 目标害虫数量

通过人工分类或自动识别,从综合色虫群中提取项目重点监测虫种数量。

4. 虫种组成

统计主要虫种组成比例,分析某一时间段虫群结构变化。

5. 虫情图片

保留具有拍摄时间和监测点信息的原始虫体图片,用于远程复核和长期档案。

6. 首见时间

记录某目标害虫在监测季首次连续出现的时间。

7. 发生峰值

综合色连续日虫量识别主要虫量峰值、峰值日期和峰值持续时间。

8. 多峰次发生

一个生产季可能存在多个世代或多次迁飞过程,应分别分析多个虫量峰次。

9. 监测点空间差异

利用GPS位置比较多个虫情测报灯的标准化虫量。

10. 设备运行率

记录设备实际有效工作时间,确保虫量数据具有可解释性。

11. 气象扩展参数

根据项目可接入空气温度、湿度、风速、风向、降雨及光照数据。

12. 作物调查数据

可在平台录入作物品种、生育期、人工计划虫口、受害程度和防治记录。

七、技术原理与算法模型

1. 365nm趋光诱集原理

部分夜行昆虫视觉系统对紫外及近紫外光具有较高敏感性。S-CGIFL01采用主波长365nm黑光灯,在夜间形成稳定光源,对具有相应趋光特性的昆虫进行综合色诱集。

2. 撞击捕获原理

三块撞击屏以120°夹角设置于光源周围。趋光昆虫接近灯管时与撞击屏发生碰撞,随后在重力和结构导流作用下进入虫体处理单元。

3. 虫体热处理原理

虫体进入处理区后,通过加热机构形成受控温度环境。资料确认系统工作15min后处理区温度达到:

T = 85 ± 5℃

处理时间可根据虫体情况进行调整,在实现高致死率的同时尽可能保持综合色虫体形态完整。

4. 虫体致死率

可按照:

Rdeath = Ndead / Nprocessed × 100%

S-CGIFL01资料标称处理后虫体致死率≥98%。

5. 虫体完整率

可定义:

Rcomplete = Ncomplete / Nprocessed × 100%

现有资料标称虫体完整率≥95%,有利于后续人工计划或图像虫种识别。

6. 日总虫量

设一天共分为n个时间仓,则:

Nday = ΣNi

其中Ni表示第i时间段捕获数量。

7. 分时虫量比例

Ri = Ni / Nday × 100%

用于分析目标昆虫活动主要集中在哪一个夜间时段。

8. 单位有效运行时间虫量

当设备实际工作时间存在差异时,应计算:

Ch = N / Teffective

其中Teffective为实际有效监测时间。相比直接使用总虫数,该指标更适合多设备比较。

9. 目标虫比例

Rtarget = Ntarget / Nall × 100%

用于分析主要目标害虫在综合色灯诱虫群中的占比变化。

10. 虫量变化率

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

用于识别虫量短期快速增加。

11. 移动平均

为了降低单日天气和随机活动影响:

MAk(t) = (1/k)ΣN(t-i)

可采用3日、5日或项目规定窗口形成平滑虫情趋势。

12. 虫量趋势斜率

K = ΔN / Δt

综合色连续时间窗口计算虫量增长速度,可识别虫情由稳定状态进入增长阶段。

13. 峰值识别

某一发生周期最大虫量时刻可以表示为:

tpeak = argmax[N(t)]

实际虫情峰值判断还应结合作物生育期、天气和前后连续趋势。

14. 峰次间隔

多个虫量峰值之间可计算:

ΔTpeak = tpeak2 - tpeak1

结合积温和虫态调查,可辅助分析不同代次或迁飞批次。

15. 历史背景标准化

建立长期历史数据后,可采用:

Z = [N(t)-μ] / σ

其中μ为相同时期历史背景均值,σ为标准差。Z值明显增大表示当前虫量显著偏离自身历史背景,但该指标不直接替代专业防治指标。

16. 区域虫情指数

多个虫情站可综合色:

Iregion = ΣwiCi

其中Ci为各监测点标准化虫量,wi根据监测点代表性确定,用于不同区域之间相对虫情比较。

17. 区域同步指数

多个相邻站点同期虫量增加时,可综合色变化方向一致性形成区域同步指标,用于区别单点局部异常与区域性虫害活动。

18. 迁飞传播辅助分析

对于草地贪夜蛾等迁飞性害虫,可分析:

Migration = f(tfirst, tpeak, GPS, WindDirection, WindSpeed)

即结合不同站点首见时间、峰值时间、GPS位置及风场数据辅助分析区域虫情传播过程。

19. 图像识别模型

图像I经过虫体目标检测模型后输出:

Detection = {Class, Box, Confidence}

用于生成虫种类别、虫体定位和模型置信度。

20. 自动计数误差

人工计划抽检时可计算:

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

长期统计该指标可评价模型在真实野外虫体条件下的稳定性。

21. 图片有效率

Rimage = Nvalid image / Nplanned image × 100%

用于监控相机、镜头、虫体处理和通信系统是否满足虫情图片业务要求。

22. 设备运行率

Rrun = Tnormal / Tplanned × 100%

虫情分析前应优先确认设备运行率,设备异常期间数据不应与正常工作时段直接比较。

八、系统功能设计

系统支持365nm灯光自动诱虫、自动开关、光控、雨控、分时运行、三面撞击捕获、虫体导流、虫体热处理、处理时间调节、虫体致死、虫体完整性保持、虫水分离、分时收集、自动拍照、GPS定位、无线图片上传、人工计划远程查看、虫体分类、虫体计数、虫情图片档案、日虫量统计、分时虫量统计、虫量趋势、峰次识别、多监测点比较、GIS位置展示、设备状态监测、告警管理及远程运维。

自动识别项目可进一步增加虫体目标检测、类别识别、计数、模型置信度、人工计划复核及模型版本管理。

根据农业物联网建设需求,可增加自动气象、土壤墒情及其他环境监测设备,使虫情数据与农业环境因素在统一平台主管分析。

九、硬件组成与配置方案

1. S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯

作为现场核心监测设备,完成虫体诱集、处理、分时收集、图像采集和远程数据输出。

2. 365nm黑光诱虫灯

采用主波长365nm、20W黑光灯管,作为夜间趋光性昆虫主要诱集光源。

3. 三面撞击屏

采用3屏互成120°结构,形成围绕诱虫光源的综合色虫体撞击区域。

4. 虫体导流机构

将撞击后的虫体稳定导向下部虫体处理装置,减少随机掉落和虫体逃逸。

5. 虫体热处理装置

完成虫体致死、干燥和形态保持,处理时间支持项目调整。

6. 虫水分离组件

降低降雨及水分对虫体保存、拍照和分类造成的影响。

7. 分时收集机构

根据监测业务划分夜间时间段,保留虫情时间信息。

8. 200万像素内置相机

自动拍摄处理后的虫体,为远程人工计划和智能识别提供图像。

9. 7英寸电容触摸屏

用于现场参数设置、设备维护及运行状态显示。

10. GPS定位模块

为每台设备提供监测点空间位置,实现区域虫情数据地理化管理。

11. 工业控制器

控制诱虫灯、虫体处理、分时结构、相机、雨控及通信系统。

12. 无线通信终端

用于虫情图片、数据和设备运行状态远程上传。

13. 640W太阳能组件

为野外虫情测报系统提供光伏能源。

14. 400Ah蓄电池系统

为夜间诱虫、虫体处理、成像及通信提供储能。

15. 光伏充电控制器

负责太阳能组件与蓄电池之间的充放电管理。

16. 不锈钢灯体

形成综合色设备主体、虫体通道和电气系统安装空间。

17. 防雷与接地系统

针对农业开阔区域设置接地、漏电保护及必要的电气浪涌保护。

18. 气象监测设备(选配)

可增加风温湿、降雨、光照等气象参数监测。

19. SIYB®智慧植保平台

负责远程图片、虫量、设备状态、GIS位置和虫情趋势统一管理。

十、核心设备参数

1. S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯确认参数

产品型号:S-CGIFL01。

产品类型:远程图像式虫情测报灯。

主要功能:诱虫、虫体处理、分时收集、自动拍照、无线传输及定位。

诱集光源:黑光灯管。

主波长:365nm。

诱虫灯功率:20W。

太阳能组件:640W。

蓄电池容量:400Ah。

整机最大功耗:≤450W。

待机功耗:≤5W。

绝缘电阻:≥2.5MΩ。

电气保护:配置漏电保护。

灯体尺寸:650×650×2000mm。

资料标称设计寿命:5年。

灯管启动时间:≤5s。

撞击屏数量:3块。

撞击屏夹角:互成120°。

撞击屏尺寸:595±2×213±2×5mm。

主体结构:不锈钢。

虫体处理温度:设备运行15min后达到85±5℃。

虫体处理时间:可调。

资料标称虫体致死率:≥98%。

资料标称虫体完整率:≥95%。

现场显示器:7英寸电容触摸屏。

内置相机:200万像素。

定位:内置GPS。

2. 图像采集建议参数

建议有效图像分辨率:1920×1080或与200万像素传感器匹配的原生分辨率。

图像格式:JPEG。

拍摄方式:分仓后拍摄、定时拍摄或项目设定时段拍摄。

曝光:固定成像环境下优先采用稳定曝光参数。

综合色补光:建议采用独立白光补光,拍摄完成后关闭,避免影响黑光灯正常诱虫过程。

图片时间戳:平台记录精确拍摄时间。

图片关联:设备编号、GPS位置、分仓编号及时间同步关联。

3. GPS建议参数

定位系统:GPS,可根据项目扩展北斗/GNSS。

建议开阔环境水平定位精度:≤5m。

输出:经度、纬度、设备位置状态。

用途:设备位置档案、GIS地图和区域虫情空间分析。

4. 无线通信建议参数

通信方式:4G LTE Cat.1。

通信协议:MQTT、HTTP/HTTPS或TCP/IP。

数据类型:虫情图片、数量、设备状态、GPS位置、告警信息。

心跳周期:1~60min可配置。

图片上传周期:与虫体分仓和拍摄策略同步。

远程管理:工作时间、拍摄时间、处理参数及设备状态查询。

5. 虫体热处理建议控制参数

目标工作温度:85±5℃。

升温时间:15min后达到目标范围。

处理时间:项目可调。

温度检测:建议采用数字温度传感器闭环控制。

控温精度:建议±3℃。

超温保护:建议配置独立过温保护。

目标:兼顾虫体致死、干燥及完整性。

6. 分仓机构建议参数

分仓形式:旋转式、移动式或项目机械结构。

时间分辨:1~24个时间仓可按项目配置。

典型业务配置:2h、3h或人工计划指定时间窗口。

执行机构:步进电机或减速电机。

位置检测:霍尔、光电或机械限位。

重复定位:建议≤±2mm。

7. 太阳能系统参数

光伏总功率:640W。

蓄电池容量:400Ah。

蓄电系统电压:现有资料未明确,正式设计以电源系统技术协议为准。

充电控制器:建议采用与蓄电池电压等级匹配的MPPT控制器。

控制器容量:根据640W光伏功率和系统电压核算,并预留不少于20%的工程余量。

防反接:建议配置。

过充/过放保护:建议配置。

短路和过流保护:建议配置。

连续阴雨设计:依据设备全天计划、虫体处理频率、当地太阳辐照和季节条件专项核算。

8. 户外结构建议参数

灯体:不锈钢结构。

灯体尺寸:650×650×2000mm。

设备电气舱建议防护:IP65或更高。

紧固件:建议304不锈钢。

基础:钢筋混凝土独立基础。

抗风:根据项目所在地基本风压、640W太阳能板迎风面积及设备总高度进行结构验算。

9. 自动识别建议参数

算法类型:虫体目标检测+虫种分类。

输出:虫种、数量、检测框、置信度。

模型:根据当地主要害虫配置。

识别方式:云端或边缘辅助识别。

原始图片:建议完整保留。

人工复核:支持。

识别准确度:不设置脱离虫种、样本量、成像质量和测试集条件的统一固定数值,应按照项目实际样本单独验收。

10. 环境监测扩展建议参数

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%。

风向:0~360°,建议准确度±3°。

降雨量:0.2mm分辨率。

光照:0~200000Lux。

上述环境参数属于项目扩展建议,并非S-CGIFL01基础配置确认参数。

11. 参数应用说明

365nm/20W黑光灯、640W太阳能板、400Ah蓄电池、≤450W整机功耗、≤5W待机功耗、≥2.5MΩ绝缘电阻、650×650×2000mm灯体、5年资料标称设计寿命、≤5s灯管启动时间、三块120°撞击屏、595±2×213±2×5mm撞击屏尺寸、不锈钢结构、15min后85±5℃虫体处理温度、≥98%致死率、≥95%虫体完整率、7英寸电容触摸屏、200万像素相机和内置GPS属于S-CGIFL01现有产品资料确认参数。

4G Cat.1、通信协议、GNSS精度、分仓时间配置、控温精度、设备舱防护、图像格式、AI算法和气象扩展参数为本方案根据虫害远程图像式测报工程需求补充的建议参数,正式供货时应在技术协议中确认。

十一、软件平台与数据展示

SIYB®智慧植保平台按照“区域—基地—地块—设备—日期—时间仓”的层级管理远程图像式虫情数据,使每一批虫体具有明确空间和时间来源。

1. GIS虫情监测地图

显示全部虫情测报灯GPS位置、在线状态、当天虫量及告警状态。

2. 实时设备状态

显示黑光灯、虫体处理、相机、分仓、通信及电源系统运行情况。

3. 虫情原始图片

按照监测点和拍摄时间查看200万像素虫体原图。

4. 分时虫情

按夜间不同时间仓显示虫体图片及数量,保留虫害活动时间信息。

5. 自动识别页面

在原始图片上叠加虫体检测框、类别及置信度。

6. 人工分类页面

植保人员可进行虫种标注、数量修正及异常图片确认。

7. 日虫量曲线

显示每日总虫量、目标虫种数量及综合色主要虫种趋势。

8. 分时活动曲线

分析害虫全天计划主要活动时间,为研究夜间活动节律提供数据。

9. 峰次分析

标记虫量上升期、主要峰值和下降阶段。

10. 区域虫情对比

对相同时间多个监测点标准化虫量进行比较。

11. 空间热点显示

根据多个设备虫量在GIS中形成相对等级分布,辅助寻找重点调查区。

12. 气象联合页面

接入气象站后,将虫量与气温、风速、降雨和湿度进行统一时间分析。

13. 设备运行率页面

显示设备在线计划和实际工作时间,为虫情数据质量判断提供依据。

14. 运维档案

记录灯管更换、太阳能维护、虫体处理机构检查、相机清洁和设备维修时间。

十二、数据分析与智能应用

1. 害虫首见期识别

综合色连续图片和人工计划结果确定某重点害虫首次稳定出现日期,为进入重点调查阶段提供依据。

2. 虫量上升期识别

综合色日虫量、移动平均和增长率,识别虫情由低背景逐渐进入上升阶段。

3. 主峰期识别

自动标记 producción 季主要虫量峰值,并统计峰值日前后的增长和下降过程。

4. 多峰次分析

对于一年发生多代的害虫,可分别识别不同代次对应的灯下虫量峰。

5. 夜间活动节律分析

通过分时收集比较黄昏、前半夜、午夜和后半夜虫量,分析不同害虫主要活动时间。

6. 迁飞害虫区域响应分析

草地贪夜蛾等迁飞性害虫可结合多个测报站首见时间、虫量峰值、GPS和风场数据分析虫情移动过程。

7. 多站同步异常分析

单个设备突然出现高虫量可能属于局部虫源;多个相邻监测点同步增加则更具有区域虫情意义。

8. 气象影响分析

分析气温、风速、降雨、湿度对夜间昆虫活动的影响,区别“种群真正下降”和“天气暂时抑制飞行”。

9. 作物生育期关联

将播种、移栽、分蘖、拔节、抽穗、开花和结果等阶段标记到虫情时间轴,分析作物不同生育期的害虫活动特点。

10. 虫种结构变化

统计优势虫种及其比例变化,观察综合色灯诱虫群组成随季节发生的改变。

11. 图像识别质量分析

定期采用人工计划标注样本评价自动识别误差,对重叠虫体、相似虫种和小尺寸昆虫进行专项优化。

12. 相机质量诊断

连续出现模糊、过曝、欠曝或视场偏移时,平台标记图像质量异常而不是直接输出低虫量结论。

13. 虫体处理质量诊断

虫体明显粘连、变色严重或形态破坏时,应检查处理温度和时间是否异常。

14. 设备健康诊断

综合色灯管、加热、相机、分仓、通信、太阳能和蓄电池状态建立设备健康信息。

15. 防治前后虫情对比

记录防治时间,在保持监测方式一致条件下比较防治前后虫量趋势,并结合田间虫口调查评价实际防治效果。

16. 多年度虫情数据库

连续多年运行后,可比较不同年份首见期、主峰日期、峰值大小、持续时间和气象条件,建立区域虫害发生历史档案。

十三、预警机制与决策支撑

远程图像式虫情测报系统的业务核心是“监测与预报辅助”,不宜直接根据某一灯下虫数自动生成施药指令。应建立“虫量趋势+多点一致性+虫种确认+气象条件+作物生育期+田间调查”的综合色判断体系。

1. 首见提示

重点目标害虫首次连续出现时,平台主管生成现场调查提示。

2. 虫量持续增长提示

连续多个统计周期虫量高于自身背景并保持增长时,提高该虫种关注等级。

3. 快速增长提示

短时间增长率明显高于正常历史区间时,提示可能进入集中活动阶段。

4. 峰值期提示

虫量达到近期高水平且多个时间窗口维持高位时,提示可能处于成虫高峰。

5. 多站同步提示

多个邻近虫情站同一虫种同步增长时,提高区域虫情事件优先级。

6. 迁飞性害虫提示

多个站点依次出现首见或虫量增加,并且与适宜风向具有对应关系时,可进入迁飞虫情专业分析。

7. 疑似重点虫种提示

自动识别发现重要害虫时,应调取原始图片并由专业人员复核。

8. 图片质量告警

连续图片模糊、空白或相机视场异常时,应优先安排设备维护。

9. 虫体处理告警

温度未达到设定范围、处理机构异常时,应标记该时段虫体数据质量。

10. 设备离线告警

连续超过项目设定时间未收到设备状态或图片时产生远程通信异常。

11. 能源异常告警

太阳能或蓄电池状态异常导致设备无法按计划运行时,应优先处理,避免形成监测空档。

12. 虫情决策闭环

虫量异常 → 原始图片检查 → 虫种人工复核 → 设备运行状态检查 → 相邻站点比较 → 气象条件分析 → 田间虫口调查 → 作物受害调查 → 对照对应虫种防治指标 → 确认防治窗口 → 实施综合防治 → 防后持续监测。

十四、项目实施方案

1. 作物与害虫资料调查

明确主要作物、历史优势害虫、迁飞性害虫、发生世代和历年防治时间。

2. 区域监测网络设计

根据种植面积、地形、虫源方向及管理区域确定虫情测报灯数量和空间位置。

3. 监测点代表性评价

优先选择能够代表主要作物种植环境的区域,避免牲畜棚、强路灯、大型水面等特殊环境对监测结果造成显著干扰。

4. 周边夜间光环境调查

现场检查道路灯、村庄照明和其他强光源。

5. 太阳能资源调查

分析树木、建筑及地形遮挡,并结合当地太阳辐照评估640W光伏系统安装条件。

6. 混凝土基础施工

根据灯体、光伏组件、当地风荷载和土质设计稳定基础。

7. 主体设备安装

确保650×650×2000mm灯体垂直稳定,并保留维护空间。

8. 撞击屏安装检查

校核三块撞击屏120°结构和尺寸,避免歪斜影响虫体导流。

9. 黑光灯安装

安装365nm、20W灯管并检查启动时间和光源状态。

10. 虫体处理系统调试

测试加热过程,验证15min后温度能够进入85±5℃目标范围,并检查温度控制和保护。

11. 分时收集系统调试

按照 projektu 业务设置分仓时间,验证执行机构位置准确。

12. 相机调试

调整200万像素相机视场、拍摄距离、焦点及补光,使主要虫体能够清晰辨识。

13. GPS定位测试

读取设备位置并在GIS平台校核。

14. 4G通信调试

验证图片、虫情数据和设备状态能够实时上传远程平台。

15. 太阳能系统联调

测试640W太阳能组件、400Ah蓄电池及控制器的充放电状态。

16. 漏电与接地检查

验证绝缘、漏电保护、接地和必要防雷措施。

17. 平台开户注册

录入设备编号、GPS坐标、基地、地块、作物和安装日期。

18. 时间校准

统一设备、本地控制器和平台时间,保证不同监测站之间虫情数据具有一致时间基准。

19. 基线虫情调查

投运初期同步开展田间人工计划和设备数据比对,建立当地灯诱数据解释基础。

20. 试运行与验收

通过连续试运行检查诱虫、撞击、虫体处理、分时收集、拍照、GPS、通信、太阳能和平台全过程。验收时宜核对365nm光源、20W功率、虫体处理温度、致死率、完整率、图片质量、设备位置、运行状态及数据展示。

十五、运维服务保障

远程图像式虫情测报灯属于综合色机械、电气、光学、热处理、太阳能和通信系统组成的综合在线监测设备,运维不能只检查灯管是否发光。

定期清洁365nm黑光灯管。昆虫鳞粉、灰尘、泥污和蜘蛛网会降低有效光输出,并影响不同时间虫量数据的一致性。

定期检查三块撞击屏是否破损、污染或位置发生变化。撞击屏表面污染严重时会改变虫体撞击和导流状态。

虫体处理机构应定期验证温度。若处理温度明显偏低,可能造成虫体未完全致死和后续腐败;温度和时间设置明显偏高则可能降低虫体综合色形态质量。

清理虫水分离和虫体导流区域,防止虫体、泥沙和杂物造成通道堵塞。

定期执行分仓机构全天计划动作,检查电机、限位和机械传动。时间仓错位可能造成不同时间段虫体混合,直接影响虫情发生时段判断。

相机镜头及拍摄窗口应保持洁净。平台主管可通过图片质量远程发现模糊、雾气、遮挡和视场偏移。

太阳能组件应定期清理泥土、鸟粪及植物遮挡。640W光伏系统面积较大,还应定期检查组件支架和连接结构。

400Ah蓄电池应按照实际类型开展电压、容量及端子检查。长期发现充电正常但可运行时间明显缩短时,应进行电池容量评估。

平台运维应同时检查设备最后在线时间、最后图片时间、最后虫量时间和当天运行率,避免由于通信异常形成数据缺口。

灯管更换、相机调整、处理温度修改、分仓时间修改和设备维修均应记录具体日期,使后续虫情曲线具有完整的设备运行背景。

十六、项目优势与方案价值

S-CGIFL01将传统灯诱、虫体处理和人工查看流程转换为综合在线自动化监测流程,使偏远农业区域能够持续形成具有时间、空间和图像信息的虫情数据。

365nm黑光灯适用于多类趋光性夜行昆虫综合色监测,相比单一性诱设备具有更广的昆虫监测范围,适合建设区域常规虫情测报节点。

三面互成120°撞击结构扩大不同方向飞来昆虫进入设备的机会,并通过标准化结构提高不同监测点之间设备条件一致性。

85±5℃虫体处理与≥95%资料标称虫体完整率之间兼顾了致死和虫体形态保存需求,有利于虫种识别和远程图片判读。

分时收集功能将传统“一个晚上一个综合色虫袋”升级为具有时间属性的虫情数据,能够进一步分析害虫夜间活动节律和发生峰次。

200万像素相机使每个虫情统计结果能够保留图像依据,为远程人工计划、AI辅助识别和历史复核创造条件。

GPS定位使每台设备虫量具有空间属性,多台设备联网后能够形成区域虫情监测网络,而不再只是孤立监测点。

640W太阳能组件和400Ah储能系统支持无市电农田建设较完整的虫情自动化设备,降低偏远区域交流电布线限制。

最终形成:

365nm灯诱 → 标准化撞击捕获 → 虫体处理 → 分时收集 → 自动图像 → GPS定位 → 无线远传 → 人工/AI虫种识别 → 日虫量与分时虫量 → 发生峰次 → 区域空间比较 → 气象关联 → 田间复核 → 植保决策

的远程图像式虫情测报技术体系。

十七、应用场景

1. 水稻虫情自动监测

长期监测水稻种植区夜间趋光性害虫发生动态和综合色虫群变化。

2. 玉米虫害监测

用于玉米基地夜行害虫及迁飞性害虫区域综合在线监测。

3. 小麦及粮食作物基地

建设固定虫情监测点,形成生产季连续虫情档案。

4. 茶园虫情监测

适用于综合色观察茶园夜间趋光性昆虫和主要虫群动态。

5. 果园虫情监测

用于果园蛾类、甲虫类及其他趋光害虫成虫活动观察。

6. 蔬菜生产基地

用于夜蛾类等害虫的综合色灯诱监测。

7. 草地贪夜蛾区域监测

可作为综合色灯诱节点,与专用性诱监测和田间幼虫调查联合应用。

8. 迁飞性害虫监测网络

多个GPS固定站联网后,可辅助综合色不同区域害虫首见时间、峰值和迁飞过程。

9. 农业农村病虫害监测点

作为县域、乡镇或农业园区病虫害监测网络综合在线设备。

10. 绿色防控示范区

为杀虫灯、性诱、生物防治和精准施药提供虫情趋势辅助数据。

11. 农业科研试验基地

用于研究综合色虫群活动、夜间节律、气象响应和不同年份虫害发生规律。

12. 农业物联网综合监测站

与自动气象站、土壤墒情、苗情及作物生长监测设备形成综合色农业监测节点。

十八、效益分析

远程图像式虫情测报能够将人工计划间歇式调查补充为连续虫情时间序列,提高夜间和无人值守时段的数据覆盖能力。

分时收集可以保存害虫发生的具体时间信息,为判断活动时段和发生峰次提供传统虫袋式监测难以获得的数据。

虫体标准化处理能够降低活虫逃逸、腐败和粘连,提高远程照片的可辨识性和长期虫情数据质量。

虫情图片实现了“数据有图可查”,使远程平台主管能够复核虫种和数量,并为后续AI模型升级保存历史样本。

GPS和网络通信使分散虫情监测设备组成区域综合在线网络,可快速比较多个农业基地和田块虫量变化。

自动图片和远程状态管理减少人工计划夜间值守和频繁进入偏远田块查看设备的工作量。

将设备运行率纳入虫量分析,可以避免设备故障造成的“假低虫情”,提高虫情数据可信度。

与气象和作物生育期长期关联后,可以形成具有区域特点的害虫发生规律,为提高防治窗口选择精度提供基础数据。

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》

属于虫情测报灯产品的重要国家标准,可作为设备技术要求、产品选型、项目验收及综合在线监测系统建设的重要依据。远程图像、GPS和通信功能属于传统测报灯向信息化方向的扩展,项目具体技术指标应同时按照设备技术协议验收。

2. GB/T 24689.2-2017《植物保护机械 杀虫灯》

涉及灯光诱虫和物理杀虫设备相关技术时可参考。需要明确,虫情测报灯的核心目标是监测和保留虫情信息,而不是单纯提高杀虫数量。

3. NB/T 34001-2011《太阳能杀虫灯通用技术条件》

S-CGIFL01采用大型太阳能供电系统时,可作为太阳能植保设备能源相关设计参考。

4. GB/T 4237-2015《不锈钢热轧钢板和钢带》

涉及不锈钢主体及结构材料时可作为材料技术参考。

5. 《农作物病虫害防治条例》

农作物病虫害防治实行预防为主、综合防治,虫情监测预警属于建立科学防治体系的重要基础。

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。自动虫情测报设备应与植保专业调查及监测网络建设结合应用。

7. 目标害虫专项监测技术规范

草地贪夜蛾、稻飞虱、螟虫、黏虫等不同害虫具有不同调查与预测技术要求,实际项目应根据目标害虫选择对应监测规范。

8. 当地农业农村主管部门监测技术要求

虫情发生程度、预警等级和最终防治指标应结合项目所在地植保机构现行调查方法、预测预报和防治技术指导确定。

  • GB/T 24689.1-2009《植物保护机械 虫情测报灯》。
  • GB/T 24689.2-2017《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》。
  • GB/T 4237-2015《不锈钢热轧钢板和钢带》。
  • 《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》。
  • 项目对应作物及目标害虫专项监测调查技术规范。
  • 项目所在地农业农村主管部门病虫害预测预报及防治指导资料。
  • 《S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯产品说明书》。

二十、成功案例(典型应用示例)

以下内容为典型实施场景,用于说明远程图像式虫情测报灯的工程应用方法,不作为未经核验的真实客户项目业绩。

案例一:水稻基地连续虫情监测

某规模化水稻基地部署远程图像式虫情测报灯。设备每天 രാത്ര间自动诱虫、处理和拍照,平台形成连续日虫量曲线。某阶段虫量连续数日增长后,植保人员加密田间调查,进一步确认主要害虫发生状态。

案例二:人工计划未发现的夜间高峰

某监测点通过分时收集发现大量昆虫集中于午夜前特定时段,而传统第二天人工计划只能获得全天计划综合色数量。项目利用分时数据进一步研究目标虫种夜间活动节律。

案例三:多个站点同步出现虫量增加

区域多个虫情测报灯同期出现综合色虫量上升,其中相邻三个站点目标蛾类数量增长最明显。平台主管据此确定重点调查区域,而不是平均增加整个项目区人工计划巡查。

案例四:强风导致短期虫量下降

某监测点虫量短时间明显降低,但气象数据同步显示夜间风速显著升高。风速恢复后诱捕量重新增加,因此未将该次 انخفاض مباشرة解释为害虫种群消退。

案例五:黑光灯异常造成假低虫量

某设备连续两晚虫量接近零,但平台主管同时发现诱虫灯运行状态异常。更换灯管后虫量恢复,说明虫情曲线必须与设备运行状态同步判断。

案例六:虫体处理温度异常

某设备上传图片中虫体明显粘连,远程检查发现热处理温度未达到正常范围。检修加热控制系统后,虫体状态恢复,图像分类效果明显改善。

案例七:虫体过度处理影响鉴别

某项目调整处理时间后发现部分小型虫体彩色特征和形态受到影响。恢复合理处理时间后,虫体完整性改善,说明热处理参数应围绕“可靠致死+保持综合色形态”进行平衡。

案例八:相机镜头污染导致识别率降低

长期野外运行后,某设备相机图像逐渐变模糊。现场发现拍摄窗口存在虫鳞和灰尘沉积,清洁后图片恢复清晰,AI识别结果与人工计划一致性提高。

案例九:多峰次虫情识别

某区域生产季灯诱数据出现三个明显峰值。结合气象、作物生育期和田间虫态调查,项目分别记录各次虫量高峰,为当地虫情历史档案积累数据。

案例十:迁飞性害虫空间分析

多个GPS虫情站对某迁飞性害虫进行综合在线监测。不同站点首见时间和峰值出现时间存在空间顺序,结合风向数据后,为区域迁飞过程研判提供辅助信息。

案例十一:太阳能遮挡导致运行时长不足

某虫情站夏季周边植被生长后逐渐遮挡光伏组件,夜间设备运行时间缩短。平台通过能源和运行率数据发现异常,现场清除遮挡后恢复正常。

案例十二:自动识别与专家复核联合

大型区域项目每天产生大量虫情图片,AI首先完成虫体检测和初步分类,植保人员重点复核高虫量图片、低置信度图片和疑似重点害虫,提高远程虫情数据处理效率。

二十一、参考文献

  1. 《S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯产品说明书》,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 24689.2-2017《植物保护机械 杀虫灯》。
  4. NB/T 34001-2011《太阳能杀虫灯通用技术条件》。
  5. GB/T 4237-2015《不锈钢热轧钢板和钢带》。
  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调查、预测和综合防治技术规范。
  9. 当地农业农村主管部门病虫害监测、防治指标和预测预报资料。
  10. 项目作物种植、生育期、农业气象及历史虫情调查资料。

S-CGIFL01远程图像式虫情测报灯适用于水稻、玉米、小麦、茶园、果园、蔬菜基地、农业园区、绿色防控示范区、迁飞性害虫监测网络及农业农村病虫害监测项目,可作为综合色夜行趋光害虫综合在线监测终端。

远程图像式虫情测报的技术核心不是“诱到多少虫”,而是通过标准化诱虫、标准化处理、分时收集和标准化成像,使每一批虫体具有明确的时间、位置和图片依据,再综合色设备运行状态、自动识别、人工计划复核和气象条件建立可持续比较的虫情时间序列。

最终形成“365nm黑光灯诱集—三面撞击捕获—85±5℃虫体处理—虫水分离—分时收集—200万像素图像采集—GPS定位—无线远传—虫体分类计数—日虫量/分时虫量—虫情峰次—区域虫情空间分析—气象关联—田间调查—植保决策”的完整远程图像式虫情测报灯应用方案。

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