誘集智能監(jiān)測(cè)裝置研究與應(yīng)用推廣探討

何金成 傅輝耀

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于微小遷飛昆蟲(chóng)的研究與防治投入進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)微小遷飛昆蟲(chóng)的生活習(xí)性、種群分化、生物學(xué)特性、化學(xué)藥劑抗藥性等方面都取得了較為豐碩的研究成果，但是對(duì)于微小遷飛昆蟲(chóng)蟲(chóng)口密度監(jiān)測(cè)方面的研究卻比較滯后。準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)田間微小遷飛昆蟲(chóng)蟲(chóng)口密度變化是微小遷飛昆蟲(chóng)蟲(chóng)害防治的前提條件，目前的采樣方式還是以較為原始的人工采樣計(jì)數(shù)為主，由于微小遷飛昆蟲(chóng)個(gè)體微小，在水稻種植田間爆發(fā)時(shí)數(shù)量又極其巨大，加之微小遷飛昆蟲(chóng)有遷飛能力，使得人工采樣調(diào)查的效率低、調(diào)查誤差大，調(diào)查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性不高。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，自動(dòng)化、智能化的農(nóng)業(yè)裝備的日益增多，在微小遷飛昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也急需要應(yīng)用更多的新技術(shù)，新思維，使微小遷飛昆蟲(chóng)的誘集智能監(jiān)測(cè)更加科學(xué)化、自動(dòng)化和智能化。

一、強(qiáng)化企業(yè)與高校合作研究新技術(shù)

通過(guò)企業(yè)與高校合作組織實(shí)施研究，利用高校教授的豐碩技術(shù)，結(jié)合企業(yè)的實(shí)踐種植基地優(yōu)勢(shì)，圍繞著建立了一個(gè)農(nóng)業(yè)科研服務(wù)平臺(tái)為核心，針對(duì)現(xiàn)有田間微小遷飛昆蟲(chóng)問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)一種自動(dòng)化程度較高、抗干擾能力較強(qiáng)，適合推廣的野外微小遷飛昆蟲(chóng)誘集及圖像自動(dòng)采集裝置，可以更好的解放勞動(dòng)力，降底勞動(dòng)生產(chǎn)成本，提高微小遷飛昆蟲(chóng)圖像采集的穩(wěn)定性和圖片質(zhì)量，微小害蟲(chóng)圖像的識(shí)別與分割算法等進(jìn)行深入研究，利用科技技術(shù)研究，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理和自動(dòng)控制技術(shù)將微小遷飛昆蟲(chóng)圖像自動(dòng)采集裝置和微小遷飛害蟲(chóng)圖像識(shí)別、計(jì)數(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)田間誘蟲(chóng)板上微小害蟲(chóng)圖像在均勻時(shí)間間隔下的自動(dòng)誘集、識(shí)別與計(jì)數(shù)，從而監(jiān)測(cè)微小遷飛昆蟲(chóng)在一段時(shí)間內(nèi)蟲(chóng)口密度的變化情況和變遷規(guī)律，達(dá)到農(nóng)田間微小遷飛昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的目的。

二、利用科技技術(shù)研究與應(yīng)用推廣探討

利用科技技術(shù)研究，在傳統(tǒng)的微小遷飛昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作中，常常是利用誘蟲(chóng)板誘集害蟲(chóng)，再通過(guò)人工途徑進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力而且準(zhǔn)確性不高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的發(fā)展，基于圖像識(shí)別的害蟲(chóng)誘集監(jiān)測(cè)裝置越來(lái)越多，但是田間自然環(huán)境復(fù)雜、光源環(huán)境不穩(wěn)定、雜質(zhì)雜蟲(chóng)的干擾等因素都或多或少的影響著監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

針對(duì)現(xiàn)有問(wèn)題，利用科技技術(shù)研究，應(yīng)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理和自動(dòng)控制技術(shù)將微小遷飛昆蟲(chóng)圖像自動(dòng)采集裝置和微小害蟲(chóng)圖像識(shí)別、計(jì)數(shù)系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)田間黃色誘蟲(chóng)板上微小遷飛昆蟲(chóng)圖像在均勻時(shí)間間隔下的自動(dòng)誘集、識(shí)別與計(jì)數(shù)，從而監(jiān)測(cè)微小遷飛昆蟲(chóng)在一段時(shí)間內(nèi)蟲(chóng)口密度的變化情況和變遷規(guī)律，達(dá)到田間微小遷飛昆蟲(chóng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的目的。本研究可以減少調(diào)查的人力投入，提高微小害蟲(chóng)蟲(chóng)口密度抽樣調(diào)查的效率和準(zhǔn)確率，而且調(diào)查數(shù)據(jù)采樣周期短，可以從不同角度分析微小遷飛昆蟲(chóng)田間種群變化規(guī)律，相對(duì)人工抽樣調(diào)查更加準(zhǔn)確、可靠，有較好的科研價(jià)值和應(yīng)用前景。

三、實(shí)施新技術(shù)研究與應(yīng)用推廣

合作建立一個(gè)水稻種植實(shí)驗(yàn)基地，利用新技術(shù)手段設(shè)計(jì)研制一種自動(dòng)化程度較高、抗干擾能力較強(qiáng)，適合推廣的野外微小害蟲(chóng)誘集及圖像自動(dòng)采集裝置，可以更好的解放勞動(dòng)力，提高微小害蟲(chóng)圖像采集的穩(wěn)定性和圖片質(zhì)量。本裝置主要涉及了微小害蟲(chóng)誘集設(shè)備的優(yōu)選、微小害蟲(chóng)圖像采集設(shè)備的優(yōu)選、裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)四部分內(nèi)容。

微小害蟲(chóng)誘集智能監(jiān)測(cè)裝置一般被安裝在田邊或者壟間，空間相對(duì)較小，需要長(zhǎng)時(shí)間暴露在野外，所以在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該盡可能的減小裝置體積，降低裝置能耗，保證裝置的穩(wěn)定性。最終實(shí)現(xiàn)體積小，容易安裝，工作時(shí)間長(zhǎng)，便于維修的目的。圖像獲取設(shè)備是整個(gè)微小害蟲(chóng)誘集監(jiān)測(cè)裝置的核心部件，其一方面是決定最后采集到的煙粉虱圖像質(zhì)量的重要因素，其另一方面關(guān)系著整體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匹配的問(wèn)題。所以選擇合適的圖像采集工具尤為重要。在科學(xué)研究中，數(shù)字圖像的獲取工具常見(jiàn)的有數(shù)碼相機(jī)、掃描儀、圖像采集卡等，同時(shí)，由于煙粉虱蟲(chóng)體過(guò)小，成蟲(chóng)體長(zhǎng)都不足1mm，所以也會(huì)選擇顯微鏡來(lái)擴(kuò)大分辨率，獲得煙粉虱更多的細(xì)節(jié)信息。在針對(duì)微小目標(biāo)的圖像獲取方面，顯微鏡與圖像采集卡結(jié)合使用也是常用的圖像采集方式。選擇合適的圖像采集卡與CCD攝像頭，將CCD攝像頭通過(guò)轉(zhuǎn)換接口與顯微鏡相連，再將圖像采集卡與計(jì)算機(jī)相連，就可以將顯微鏡中的圖像直接獲取保存在計(jì)算機(jī)中。通過(guò)這樣的多器件的配合可以更好的觀測(cè)微小目標(biāo)。微小害蟲(chóng)圖像自動(dòng)采集箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

微小遷飛昆蟲(chóng)誘集智能監(jiān)測(cè)裝置一般被安裝在田邊或者壟間，空間相對(duì)較小，需要長(zhǎng)時(shí)間暴露在野外，所以在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該盡可能的減小裝置體積，降低裝置能耗，保證裝置的穩(wěn)定性。例如，某合作社通過(guò)與高校共同合作，建立一個(gè)研發(fā)室及水稻種植實(shí)驗(yàn)基地，經(jīng)水稻種植實(shí)驗(yàn)基地一年多技術(shù)攻堅(jiān)研究試驗(yàn)，使農(nóng)田間誘蟲(chóng)實(shí)現(xiàn)了科學(xué)化，實(shí)現(xiàn)有效減少農(nóng)藥使用量、降低勞動(dòng)生產(chǎn)成本、增產(chǎn)增效、生產(chǎn)綠色農(nóng)產(chǎn)品。收到了“三個(gè)提高和二個(gè)減少”的效果：一是提高糧食生產(chǎn)能力，單位面積糧食產(chǎn)量提高10%;二是提高了產(chǎn)出效益，畝效益提高18%;三是抵御自然災(zāi)害的能力大幅提高。二個(gè)減少：一是畝農(nóng)藥使用費(fèi)減少15元;二是畝勞動(dòng)生產(chǎn)成本減少35元。

因此，實(shí)施研究自動(dòng)微小遷飛昆蟲(chóng)誘集監(jiān)測(cè)裝置的研究與應(yīng)用推廣，有較好的科研價(jià)值和應(yīng)用前景，助力推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展步伐，降低勞動(dòng)生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥使用量，增加糧食產(chǎn)量，生產(chǎn)綠色農(nóng)產(chǎn)品，使農(nóng)民增加收入，其經(jīng)濟(jì)社會(huì)生態(tài)效益明顯，值得應(yīng)用推廣探討。

（作者單位：1.350002福建農(nóng)林大學(xué);2.362300福建省南安市永順民農(nóng)機(jī)專業(yè)合作社）