農(nóng)用多色智能太陽能滅蟲燈的設(shè)計(jì)

王慧敏朱哲袁粼

（1 塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300；2 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院）

農(nóng)業(yè)害蟲嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，采取有效的防治措施減少對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害非常重要。傳統(tǒng)的滅蟲方式存在不少弊端，隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步與發(fā)展，殺蟲技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，滅蟲燈順勢而生。

目前太陽能滅蟲燈大部分只能用于果園，并且范圍比較小，難以滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作的需量，但太陽能殺蟲燈在殺蟲的過程不會(huì)產(chǎn)生任何有毒物質(zhì)、任何殘留物質(zhì)，保護(hù)各種害蟲的天敵和益蟲，不像農(nóng)藥等劇毒化學(xué)物質(zhì)污染空氣、水源、土壤和殺死益蟲、蛙和鳥類，因此，逐步恢復(fù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。為了進(jìn)一步降低病蟲害，需要提高太陽能蟲燈技術(shù)，發(fā)展國產(chǎn)品牌太陽能滅蟲燈，而且要研發(fā)人工智能類型的太陽能滅蟲燈，使太陽能滅蟲燈能夠根據(jù)昆蟲種類自動(dòng)調(diào)節(jié)光波和色光，可以誘殺更多的害蟲，從而有效提高滅蟲效率。

1 前期調(diào)查與試驗(yàn)

面對突出的蟲害問題，主要采用以下幾個(gè)方法：傳統(tǒng)農(nóng)藥噴灑、滅蟲燈和色板誘殺技術(shù)。隨著人們對食品的安全意識不斷增強(qiáng)，對綠色、無害化蔬菜的需求和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的意識日益增加，人們需要一種既能殺蟲而又無害的除蟲方式。

色板誘殺技術(shù)利用趨色性在田間誘捕飛翔的害蟲，使其附著于有色粘蟲板上致其死亡，從而達(dá)到防治害蟲的目的[2]。是一種新的技術(shù)手段，其局限性是：色板具有持效性，但時(shí)效性差，在蟲害爆發(fā)期，防治效率不佳、在誘捕害蟲時(shí)對益蟲存在副作用。

太陽能滅蟲燈能夠根據(jù)昆蟲的趨光性特點(diǎn)誘集并消滅昆蟲，從而有效防治病蟲害、降低害蟲指數(shù)。而市面上的太陽能滅蟲燈統(tǒng)一使用的是長波紫外光，工作時(shí)存在部分害蟲不能被誘殺的不足。

2 整體設(shè)計(jì)及工作原理

2.1 整體設(shè)計(jì)

針對現(xiàn)有滅蟲燈顏色單一、對害蟲吸引不夠有效、控制功能不夠全面等不足，從色板誘殺和滅蟲燈技術(shù)得到啟發(fā)，將這2 種技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)一種農(nóng)用多色智能的太陽能滅蟲燈，目的是采用綠色無污染的方式解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的滅蟲問題，提高滅蟲效率。符合推進(jìn)生態(tài)文明、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村的發(fā)展要求。

農(nóng)用多色智能太陽能滅蟲燈是由燈體和控制電路組成，燈體由太陽能部分、燈體部分、控制部分3 部分組成。燈體部分包括防雨蓋、高壓電網(wǎng)、接蟲裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示：

對應(yīng)元器件：1-控制盒，2-開關(guān)，3-燈底座，4-高壓電網(wǎng)，5-連接桿，6-太陽能電池板，7-燈頂蓋，8-多色燈，9-燈罩，10-燈骨架，11-紫光燈。

如圖1 所示，為多色滅蟲燈的主體部分。滅蟲燈主要由上端的太陽能部分6，居中的燈體部分和底部的控制部分1組成。其中燈體部分包括一支撐架10、在支撐架每一面上安裝有上下2 個(gè)燈罩9、上方4 個(gè)燈罩，9 內(nèi)部安裝有多色燈8,下方燈罩9 中安裝有紫光燈11，外圍設(shè)有高壓電網(wǎng)4，用于殺死靠近的害蟲、轉(zhuǎn)向軸心部被一根連接桿5 貫穿，連接桿上方連接頂部的太陽能板6，下方連接位于底部的控制部分1。其中控制盒1 中裝有蓄電池、其表面連接檢測是否降雨的雨控裝置和檢測周圍光暗程度光控裝置。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

燈體部分的設(shè)計(jì)原理充分考慮了害蟲的趨光性和趨色性，在燈體四面設(shè)置2 組多色燈，上方為紅、黃、藍(lán)、綠色燈，下方全部設(shè)置紫光燈，在燈體四周布置具有聚光和隔離效果的燈罩。外圍設(shè)置高壓電網(wǎng)，起到滅蟲效果。

控制部分使用五一單片機(jī)實(shí)現(xiàn)多色電路控制，傳感裝置控制包括降雨傳感模塊和光敏傳感模塊。在頂部設(shè)有太陽能發(fā)電裝置和蓄電池等裝置。太陽能部分提供產(chǎn)品所需的全部電能，既節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本、降低布置難度；又符合節(jié)能減排的大趨勢。

設(shè)置連接桿貫穿燈體，在上方連接太陽能電池板，在下方連接底部的控制盒。并且安裝有應(yīng)急蓄電池和報(bào)警裝置，以便更好保護(hù)裝置，出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

2.2 控制裝置設(shè)計(jì)

利用底部控制部分有效選擇蓄電池供電，也可以解決蓄電池?zé)o法供電等問題。同時(shí)利用控制電路中的電壓采集電路和切換電路，基于電壓采集電路和控制部分檢測到的數(shù)據(jù)，通過切換電路達(dá)到不同功率、不同輸出光源間的切換，最終減少電能損耗的目的（如圖2）。

圖2 簡易控制圖

考慮到農(nóng)田中的害蟲普遍具有晝伏夜出的習(xí)性，所以，在控制盒中設(shè)有光控開關(guān)，在白天利用頂端的太陽能板對控制盒中蓄電池進(jìn)行充電，同時(shí)控制光源熄滅，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。到了夜間，控制部分蓄電池放電，多色燈和紫光燈工作，開始引誘害蟲并由外部設(shè)有的高壓電網(wǎng)滅殺。為防止高壓電網(wǎng)在陰雨天觸水發(fā)生短路等意外情況，所以，在控制盒表面連接了雨控裝置，在陰雨天氣時(shí)可及時(shí)切斷電流供應(yīng)，最大程度保證了使用壽命。而且在控制系統(tǒng)中還增加了定時(shí)裝置，陰天時(shí)可以在晚上讓滅蟲燈工作。

3 創(chuàng)新與特色

智能滅蟲燈工作高效又環(huán)保，充分利用了害蟲的趨光性和趨色性特點(diǎn)，不同于傳統(tǒng)的太陽能滅蟲燈只是單一的利用紫外線光源吸引害蟲，而是采用了多色燈與紫光燈的配合引誘更大數(shù)量，更多種類的害蟲，之后利用高壓電網(wǎng)達(dá)到滅殺害蟲的目的。多色燈的選擇上充分參考色板誘殺實(shí)際情況，所以，在滅殺害蟲時(shí)具有較高針對性，從而提高滅蟲的效果。燈體部分設(shè)有紫外線光源和其他多色光源，光源外圍設(shè)有高壓電網(wǎng)，通過多色光源引誘害蟲接觸高壓電網(wǎng)，從而達(dá)到消滅害蟲的目的。

4 試驗(yàn)結(jié)果與效果

經(jīng)過重復(fù)多次的試驗(yàn)，大量數(shù)據(jù)證明，該產(chǎn)品擴(kuò)大了殺滅的害蟲種類。多色智能太陽能滅蟲燈能夠誘殺害蟲種類共有120 種，涉及30 科的昆蟲，發(fā)揮了良好的滅蟲效果，該產(chǎn)品對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的常見害蟲都有殺滅效果。對試驗(yàn)糧食場地的滅蟲數(shù)量分析，單一該產(chǎn)品燈滅蟲數(shù)量為1532 頭，滅蟲質(zhì)量上達(dá)到275g，可見其滅蟲效果十分顯著。每盞殺蟲燈有效控制面積平均可達(dá)2.33hm2，一次投資可連續(xù)使用7 年，每667m2/年節(jié)省藥、人工費(fèi)1500 元；保護(hù)天敵，維護(hù)生態(tài)平衡。

5 結(jié)論

本研究基于多色燈引蟲滅蟲的設(shè)計(jì)思想，充分利用太陽能綠色安全性能，設(shè)計(jì)了農(nóng)用多色智能太陽能滅蟲燈，得到以下2 個(gè)結(jié)論：

（1）多色智能滅蟲燈以智能控制裝置和多色引蟲，充分利用害蟲生活習(xí)性，從而達(dá)到殺滅成蟲、降低害蟲田間產(chǎn)卵量、減少害蟲基數(shù)、減少農(nóng)藥殘留的目的。

（2）多色智能太陽能滅蟲燈，在能源供應(yīng)方面利用太陽能和蓄電池實(shí)現(xiàn)供電方式轉(zhuǎn)換，安全綠色，節(jié)能環(huán)保。實(shí)用價(jià)值高，應(yīng)用范圍廣，市場前景廣闊。