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摘 要：为了使农业大棚内害虫得到有效的防治，减少虫害的发生，针对大棚内害虫治理的问题在传统的捕虫器的基础上研究改进，利用红外线感应的原理使捕虫器可以自动检测害虫的密度。红外线传感器将所检测到的信号传送到ECU电控单元，将所接受的信号经过数据运算、处理控制喷雾系统喷出一定量的杀虫剂，达到可自动诱虫、杀虫的目的。试验表明，智能农用大棚捕虫器在利用黑光灯所发出波长为320nm-390nm的紫外光线时，捕虫效果最佳。
关键词：农业大棚;捕虫器;节能环保;智能;光波波长中图分类号：S232.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2019）20-131-03
Design and Experimental study of Intelligent Agricultural greenhouse insect catcher*
Zhang Guoen， Zhang Zhihao， Chen Weishu， Pangchen Shangqing， Zhang Kun*， Wang Shufang
（ School of Automotive Engineering， Shandong Huayu Institute of Technology， Shandong Dezhou 253034 ）
Abstract： In order to prevent and control pests effectively and reduce the occurrence of pests in agricultural greenhouses. Aiming at the problem of pest control in greenhouse， the traditional insect catcher is studied and improved on the basis of traditional insect catcher. The principle of infrared induction is used to make the insect catcher can automatically detect the density of pests. The infrared sensor transmits the detected signal to the ECU electronic control unit， calculates the received signal through data operation， processes and controls the spray system to spray a certain amount of insecticide， and achieves the purpose of automatic entrapment and insecticidal. The results show that the intelligent agricultural shed trap has the best effect on black light with wavelength 320nm-390nm.Keywords： Agricultural greenhouse; Insect catcher; Energy saving and environmental protection; Intelligence; Light wave wavelengthCLC NO.： S232.3 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2019）20-131-03
1 引言
现在市场上已经出现的捕虫器形式多样，最普遍的类型的就是利用紫外线诱虫依靠电击的方式将害虫消灭[1]。这种捕虫器虽然杀虫效果较好，但需要的电压高，并且在其发挥诱虫作用的范围内害虫的密度低或者没有害虫时捕虫器依然工作[6]，这就造成了一定的电能损耗，既浪费了资源又不利于环保，而且传统的捕虫器需要人工定期进行清理，使用不方便，在节能环保方面并不具有优势，并且价格昂贵。因此我们在传统捕虫器的基础上進行研究并改进。
本课题研究设计的智能农用大棚捕虫器可以做到利用红外感应系统检测周围飞虫的密度，当诱虫灯周围聚集的害虫达到一定密度时，喷雾系统将喷射一定量的杀虫剂达到消灭大棚内害虫的效果。能够以快速、高效、节能环保的杀虫方式缓解农业大棚内害虫侵害农作物的问题。当周围引诱的害虫达到一定密度时捕虫器工作，周围害虫密度低或者没有害虫时设备暂时停止工作。达到用少量的药物达到最高效的杀虫效果，同时减少人工定期喷药节省了人力，使大棚种植更环保，更绿色，更智能化。
2 智能农用大棚捕虫器的组成及工作原理
智能农用大棚捕虫器可根据飞虫密度来控制红外传感系统。红外线感应器经过感应外界昆虫的密度，当达到一定密度时，经过ECU计算出数据向传感器发射信号，传感器接受到的信号传到到喷射系统，喷射系统将容器中的杀虫剂来喷射出来，等喷射器工作一段时间后，红外线感应器感应外界昆虫密度降低，再由传感器传到喷射系统，由控制器停止喷射器的工作，以此往复循环。
本装置主要由红外线传感器，单片机，农药喷雾系统，灯光系统，蓄电池组成。
图1 智能大棚捕虫器工作原理图
1—诱虫灯 2—红外线传感器 3—ECU控制单元 4—杀虫剂喷雾系统
图2 智能大棚捕虫器结构示意图
3 一定时间段内灯光波长对昆虫密度的研究试验
昆虫之所以能够在黑天时往发光的物体聚拢是因为昆虫具有趋光性，各种昆虫对不同的光波有不同的反应[2]。在有趋光性的生物中也分为正趋光性与负趋光性，只有拥有正趋光性的才会靠近光源。大多数对植物有害的昆虫表现出正趋光性，如叶蛾、螟蛾、叶蝉、飞虱等。夜行性的昆虫趋光性与其导向方式有关[3]。在没有灯光的夜间昆虫以月光作为导航，月光的光线基本上是平行的，昆虫只要跟光线保持一定的角度就能飞出笔直的直線[4]。当夜间昆虫遇到人工灯光时，会将人工灯光误认为月光。由于灯光的发光方向是辐射式的，所以昆虫会围绕着灯光光源飞行[5]。昆虫在光源周围绕行为了保持角度不变，因此昆虫以等角螺旋线的形状在光源附近飞行[7]。
图3 新型农用大棚捕虫器实物图
图4 昆虫绕光源等角螺旋线飞行示意图
经过在大棚内实验发现不同的灯光波长吸引不同的昆虫，在实验中分别利用320nm-390nm的黑色光、350nm- 490nm的蓝色光、625nm-670nm的黄色光进行实验结果发现320nm-390nm的黑色灯光所引诱的昆虫数量更多，大棚中像飞蛾，甲虫，密虫等对植物有害的昆虫对该色灯光的趋光性更加明显，因此用黑色灯光更能达到吸引昆虫的目的。
表1 一定时间段内不同灯光波长下害虫捕杀数量
考虑到夏季是昆虫繁殖能力最强也是活动最频繁的季节，并且此季节也是植物生长最旺盛的阶段，因此选择在六月下旬进行试验。昆虫在一天的时间范围当中晚上活动最为活跃，因此我们选择的在一天当中的晚上19：00-23：00此时间段内进行试验。试验地点选择面积在1200㎡种植蔬菜的农业大棚内，试验数据以在19：00-23：00这段时间内每小时所杀死害虫的只数计算。试验数据如表1所示。
根据时间与灯光波长的相互变化，智能农用大棚捕虫器捕虫效果统计图：
图4 相同时间内采用不同灯光波长捕虫效果柱状图
图5 采用相同灯光波长条件下在不同时间段内
捕虫效果柱状图
4 试验结论
据试验，时间也对昆虫上灯的密度有影响，傍晚昆虫上
灯的数量最少。灯光周围密度最多的时间段是在晚上19：30到23：00，此时诱虫灯周围的昆虫密度最高。因此经过几天反复的试验，得出利用黑光灯发出320nm-390nm紫外光线波长，在21：00-22：00时间段内昆虫的密度最大，此时捕虫器的捕虫效果达到最佳。智能农用大棚捕虫器工作效果良好，可以达到最初设计目的。
参考文献
[1] 郭小奇.2010.灯光诱捕昆虫研究概况.现代化农业，2010（8）：6-9.
[2] 陈小波，顾国华，葛红.2003.论昆虫趋光性.南京农专学报，4（2）：39- 41.
[3] 董瑞，王静，翟玉柱.2010.昆虫趋光性规律研究.安徽农业科学，38 （25）：13563-13564.
[4] 顾国华，陈小波，韩娟，葛红.2004.夜行昆虫趋光特性的研究及在害虫防治中的应用.金陵科技学院学报：第20卷第1期.
[5] 陈华爽，郁振兴，苗进，段云，蒋月丽，邵君霞，武予清.2011.夜间收集小型趋光性昆虫的新方法.河南农业科学，40（3）：99-101.
[6] 刘立春.1994.诱虫灯的研究进展及应用概况.华东昆虫学报，3（1）： 75-78.
[7] 周强，徐瑞清，程小桐.2006.昆虫的生物光电效应与虫害治理应用.现代生物医学进展.
作者简介：张国恩（1997.11-），男，本科，就读于山东华宇工学院。通讯作者：张坤（1984.04-），男，山东省聊城市人，高级工程师，工学硕士，就职于山东华宇工学院。基金项目：2018年国家级大学生创新创业训练计划项目项目编号：（201813857007）。