自动虫情测报灯介绍

一、系统定义与学术定位

托普云农自动虫情测报灯是针对鳞翅目（夜蛾科、螟蛾科）、鞘翅目、半翅目等趋光性农林害虫开发的野外自动化虫情监测终端。该系统以昆虫正趋光性（Phototaxis）为生物学基础，集成多波段黑光管或 LED 复合诱虫光源、远红外（Far‑Infrared）杀虫烘干仓、振动分散平铺机构、工业级高清成像单元及嵌入式卷积神经网络（CNN）识别算法，通过光控/雨控双模态自动运行，完成"诱集→落虫→致死烘干→虫体分散→高清成像→AI 种类鉴别与计数→IoT 数据上传→云端虫情时空分析"的全流程闭环，替代传统人工灯下目测计数与扫网调查，害虫种群消长动态连续自动监测的数据缺口。

二、核心硬件构成与诱虫处理单元

多波段诱虫光源系统：主波长约 365 nm 黑光灯管或数控多波段 LED 诱虫灯盘（覆盖紫外至可见光谱 365～650 nm），可依据靶标害虫光谱敏感曲线切换单色/复合光模式或调节频闪，外围设三块互成 120° 玻璃撞击屏引导害虫撞击后经漏斗落入落虫通道。

落虫通道与雨虫分离结构：集虫漏斗下方接竖直落虫管，配有防雨百叶与虫雨分离仓（重力导流槽），雨滴传感器探测降水后自动关闭诱虫光源并切换排水通道，确保箱体内无积水，雨天仍可正常作业。

远红外杀虫烘干仓：上下双层独立控温加热仓，利用远红外热辐射使诱入活体昆虫快速致死并同步脱水烘干，保持虫体外部形态完整、避免腐败粘连，为后续图像分割与识别提供高质量标本。

振动分散与传送带平铺机构：经处理的虫体落入带振动电机的传送带或旋转托盘，高频微振使重叠虫体分离并单层均匀分布，确保工业相机垂直俯拍时无遮挡。

高清图像采集单元：内置工业级 CMOS/CCD 相机（典型 2000 万像素级）配可控背景光源，按预设频率或触发条件对传送带上的分散虫体进行垂直俯拍，原始图像暂存于嵌入式处理单元。

环境感知与控制终端：集成光敏传感器（昼关夜开）、雨滴传感器、可选空气温湿度与 GPS/北斗 定位模块；主控板基于光/电/数控技术驱动各执行机构并按用户设定时段启停，支持现场触摸屏或远程指令改写参数。

供电与通信：标配交流 220 V 市电型或太阳能直流（光伏板＋蓄电池）型，通过 4G/5G、无线网桥或光纤将图像及结构化数据上传至植保物联网云平台。

三、工作流程与运行机制

光控自动启停与诱集：日落后光敏元件触发诱虫光源开启，田间趋光性害虫被吸引撞击屏落后经漏斗与落虫通道进入远红外处理仓；白天自动待机。

远红外致死与烘干：虫体落入双层加热仓，短时升温至设定温度完成快速致死与脱水烘干，保留完整形态特征。

虫体振动分散平铺：处理完毕虫体落至传送带，振动电机启动使虫体单层均匀散布于拍照区域。

定时高清图像采集：工业相机按设定间隔（如每 10 min～3 h 可调）或虫体到位触发信号抓拍虫体俯视图，经预处理后暂存。

AI 识别、分类与计数：图像输入预训练 CNN 目标检测与分类模型（基于百万级标注昆虫图像数据集），完成虫体区域检测、轮廓提取、近缘种区分及单体计数，输出各靶标害虫种类名称、数量与时间戳。

数据上传与云端分析：结构化计数数据、原始/标注图像及微气象参数经 IoT 模块上传云平台；平台按日/旬/月聚合发生量，结合历史虫情、气象因子与作物生育期拟合迁飞始期、发生高峰与暴发性预警。

终端可视与远程管控：植保人员通过 Web 端或移动 APP 查看各监测点虫情曲线、空间分布热力图、识别详情及防治建议，可远程修改开关灯时间、拍照频率、识别虫库等参数；内置 GPS 支持站点地图化管理与防盗追踪。

四、关键技术创新点

远红外先杀后拍＋振动平铺分散：区别于活体拍照型小虫测报灯，先致死烘干保持形态完整并防止腐烂粘连，配合振动分散消除叠影，显著提升鳞翅目等中型害虫图像分割与识别置信度。

多波段复合光源匹配靶标光谱敏感性：可针对不同作物区主要靶标（稻纵卷叶螟、二化螟、草地贪夜蛾、粘虫、小菜蛾成虫等）切换或组合诱集波段，提高特异性诱集效率、降低非靶标干扰。

雨虫重力分离与全天候野外防护：防雨百叶＋虫雨仓重力导流确保在雨季正常诱虫且无箱内积水；整机 304 不锈钢壳体配防雷装置适应－20～70 ℃ 野外工况。

CNN 害虫专用识别模型与虫情—气象耦合预警：基于大量标注趋光性害虫样本训练的深度学习网络可区分近缘种并完成自动计数，云端引入温湿风雨等微气象数据建立发生量—环境因子关联模型，辅助预判迁飞与暴发窗口期。

五、核心功能

1、整体结构采用不锈钢，符合GB/T4237；

2、虫情测报灯采用光、电、数控技术，自动控制；

3、7寸电容屏彩页触摸屏，可分设时段控制，自动转仓和手动转仓均可；

4、也可以手动控制换仓、诱虫灯开关、加热管开关、杀虫仓和烘干仓清空等功能；

5、集虫器自动转换，八位自动转换系统，保证8个时间段诱集到的昆虫不混淆(可设时段最多48个）；

6、远红外虫体处理致死率不小于98%，虫体完整率不小于95%；

7、远红外虫体处理仓温度控制：工作15分钟后达到85±5℃，处理时间1-60分钟任意可调；

8、上下两层远红外虫体处理仓，更高效地完成杀虫和烘干工作；

9、虫情测报灯支持光控、雨控、远红外虫体处理、分天存放；

10、晚上自动开灯，白天自动关灯（待机），在夜间工作状态下，不受瞬间强光照射改变工作状态；

11、时段控制：可根据靶标害虫生活习性规律，设定工作时间段定时自动开关；

12、雨控装置开关：将雨水自动排出，能有效将雨虫分离，箱体内不留明显积水；

13、雨控可按外界雨量变化自动控制整灯工作；

14、防雷装置：能够有效防止雷击；

15、虫情测报灯增加了稳压电源调控系统，可使160V~280V的电网电压稳定在220V使用；

16、虫情测报灯可增设环境温湿度、土壤温湿度、风向、风速、光照强度等参数；

17、虫情测报灯具有断电记忆功能，断电后可将断电前的工作做完再开始新的工作。

六、学术意义与技术价值

该系统将传统植保测报中高度依赖人工每日灯下目测分类计数、扫网调查的间断性、主观性工作流程，升级为全天候无人值守、定量化、具时空标记与图像审计轨迹的自动虫情监测范式，缓解了基层测报人员工作量巨大、近似种辨识困难、数据滞后导致错过防治窗口的结构性痛点。其"趋光多波段诱集—远红外致死烘干—振动单层平铺—高清俯拍—深度学习方法害虫识别—IoT 云端虫情时空分析与预警"的技术路线，为区域性重大迁飞性/流行性害虫的早期预警、精准减量用药决策及植保大数据积累提供了标准化的国产硬件与算法支撑。

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