智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用效果分析

林冬春 夏 誠(chéng) 朱靜琪 馮 愛(ài)

（蘇州市白蟻防治管理處 江蘇蘇州 215005）

白蟻是地球上最古老的社會(huì)性昆蟲(chóng)，它在地球上至少已有1億5千萬(wàn)年的生存歷史[1]，對(duì)房屋建筑、水庫(kù)堤壩、農(nóng)林作物、通訊設(shè)備、交通設(shè)施、園林綠化等多個(gè)領(lǐng)域造成危害[2]。目前，全世界已知白蟻種類(lèi)有3000 種左右[3]，我國(guó)記載的有476 種，分布于28 個(gè)省、市、自治區(qū)[4]。我國(guó)是白蟻危害較為嚴(yán)重的國(guó)家之一，全國(guó)約40%國(guó)土有白蟻分布，每年因白蟻危害損失可達(dá)20 億元以上[5]，對(duì)古樹(shù)名木、文保古建的損害是不可逆的，更是無(wú)法用經(jīng)濟(jì)來(lái)衡量[6-9]。因此，為了能夠監(jiān)測(cè)白蟻危害，阻止或減少白蟻對(duì)目標(biāo)物的危害，國(guó)內(nèi)外多家白蟻防治公司開(kāi)發(fā)了白蟻監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)[10]，但該技術(shù)在實(shí)際操作過(guò)程中需定期檢查維護(hù)，存在人工投入大、工作效率低、檢查維護(hù)成本高等不足[11]，同時(shí)，也不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)白蟻種群活動(dòng)情況，不能做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)蟻害及時(shí)處理，因此為了改善以上缺點(diǎn)，本文開(kāi)展了以光電感知為原理的智慧型白蟻監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)的應(yīng)用探索研究，旨在能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)白蟻種群活動(dòng)，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)白蟻危害，控制白蟻種群，保護(hù)目標(biāo)物，提高工作效率。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料由蘇州市白蟻防治管理處與四川智聯(lián)通科技有限公司共同合作開(kāi)發(fā)，以南通功成、上海萬(wàn)寧及蘇州江楓公司生產(chǎn)的普通型監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)為母體，基于物聯(lián)網(wǎng)+人工智能而開(kāi)發(fā)的智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并將基于三家公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的智慧型控制系統(tǒng)分別編號(hào)為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。

1.2 工作原理

智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)感知節(jié)點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，并將收集到的白蟻數(shù)據(jù)通過(guò)LORA技術(shù)匯聚到數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)，再通過(guò)該匯聚節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)上傳到云端，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和處理將最終數(shù)據(jù)結(jié)果展示在軟件端。后臺(tái)基于人工智能算法實(shí)時(shí)分析白蟻入侵?jǐn)?shù)據(jù)，并將分析結(jié)果作為決策支持提供給相關(guān)機(jī)構(gòu)，從而完成白蟻防治工作（圖1）。

圖1 智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理

1.3 試驗(yàn)場(chǎng)地

試驗(yàn)場(chǎng)地安排在蘇州市高新區(qū)陽(yáng)山酒莊（北緯31.33度，東經(jīng)120.47度）及蘇州工業(yè)園區(qū)都市花園（北緯31.32 度，東經(jīng)120.66 度），環(huán)境幽靜，綠化較好，適宜白蟻生長(zhǎng)繁殖，白蟻活動(dòng)較為頻繁。

1.4 試驗(yàn)時(shí)間

2017年7月-2018年4月。

1.5 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用混合安裝的形式，以三種監(jiān)測(cè)裝置（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）各1個(gè)為一個(gè)組合，組合內(nèi)各監(jiān)測(cè)裝置完全隨機(jī)排列且相距不超過(guò)15cm；另在陽(yáng)山酒莊內(nèi)單獨(dú)安裝Ⅲ型27個(gè)（表1）。

1.6 安裝方法

采用專(zhuān)門(mén)配置的電動(dòng)鉆孔工具，將裝置安裝于房屋四周離基礎(chǔ)1 m范圍的土壤中或以樹(shù)木為中心1 m 范圍內(nèi)的土壤中；10 月前每2-3 周檢查1次，11月至翌年3月，每月檢查1-2次；翌年4月后根據(jù)前期檢查結(jié)果，加大檢查次數(shù)[12]。每次檢查時(shí)均詳細(xì)記錄檢查時(shí)間、裝置白蟻危害情況、餌料霉變、是否有其他動(dòng)物干擾等試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.7 分析方法

通過(guò)分析智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的白蟻?zhàn)詣?dòng)預(yù)警情況，結(jié)合系統(tǒng)其他主要參數(shù)，來(lái)綜合評(píng)估智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

（1）白蟻?zhàn)詣?dòng)預(yù)警情況：

即白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能否誘集白蟻，感知白蟻活動(dòng)、入侵狀態(tài)，并及時(shí)反饋白蟻入侵預(yù)警信號(hào)，進(jìn)而實(shí)施白蟻入侵自動(dòng)預(yù)警。

（2）其他主要參數(shù)：

裝置異常率（%）=終端反饋異常裝置數(shù)/安裝裝置數(shù)×100%

餌料霉變率（%）= 目測(cè)餌料發(fā)霉數(shù)/安裝裝置數(shù)×100%

其它動(dòng)物干擾率（%）=目測(cè)有其它動(dòng)物進(jìn)站裝置數(shù)/安裝裝置數(shù)×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 自動(dòng)預(yù)警情況

本次試驗(yàn)中共有18個(gè)裝置有白蟻侵入，其中有6 個(gè)監(jiān)測(cè)裝置未能自動(dòng)反饋白蟻入侵，其余監(jiān)測(cè)裝置均能實(shí)現(xiàn)白蟻入侵自動(dòng)預(yù)警（表2），自動(dòng)預(yù)警率接近70%。進(jìn)一步分析未能反饋白蟻入侵的監(jiān)測(cè)裝置原因是序號(hào)1、5和7的監(jiān)測(cè)裝置在白蟻入侵觸發(fā)智能感知節(jié)點(diǎn)前，裝置終端反饋已現(xiàn)異常；序號(hào)10、16、18的監(jiān)測(cè)裝置于現(xiàn)場(chǎng)檢查前白蟻入侵群體數(shù)量較小，尚未觸發(fā)智能感知節(jié)點(diǎn)，而現(xiàn)場(chǎng)檢查對(duì)白蟻活動(dòng)又造成了干擾，影響了白蟻的進(jìn)一步入侵，故裝置終端未能識(shí)別白蟻入侵并自動(dòng)預(yù)警。同時(shí)，可能由于安裝部分區(qū)域白蟻種群數(shù)量不大，造成白蟻侵入裝置的比例不高。

表1 各試驗(yàn)場(chǎng)地監(jiān)測(cè)裝置安裝情況

表2 智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的白蟻?zhàn)詣?dòng)預(yù)警情況表

2.2 其他參數(shù)分析

從表3 中可以看出，該套裝置的異常率在5.6%-18.8%，異常率處于較低水平；其它動(dòng)物活動(dòng)的干擾率在0-9.8%，小于10%。同時(shí)可看出動(dòng)物的干擾在不同的季節(jié)有所不同，一定程度上影響了系統(tǒng)的準(zhǔn)確率；餌料霉變率較高，這也是目前地下型監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)面臨的普遍現(xiàn)象[13-14]，直接影響了白蟻的進(jìn)站的幾率及數(shù)量，從而影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警效果。

表3 智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的其他參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3 應(yīng)用前景展望

從智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)野外試驗(yàn)結(jié)果可得出：該系統(tǒng)取得了理想的試點(diǎn)應(yīng)用效果。近70%的裝置能感知白蟻活動(dòng)、入侵狀態(tài)，并將采集的數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)的檢測(cè)系統(tǒng)上，再基于人工智能分析白蟻入侵?jǐn)?shù)據(jù)，并將分析結(jié)果提供給相關(guān)機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)白蟻入侵自動(dòng)預(yù)警。

智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)符合智慧白蟻發(fā)展方向。它結(jié)合計(jì)算機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，通過(guò)被動(dòng)式白蟻探測(cè)傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域白蟻活動(dòng)情況的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)以及相關(guān)分析預(yù)測(cè)，克服了傳統(tǒng)白蟻監(jiān)測(cè)技術(shù)需定期檢查維護(hù)、人力投入大、工作效率低、檢查維護(hù)成本高等缺點(diǎn)，是《中國(guó)白蟻防治氯丹滅蟻靈替代示范項(xiàng)目》的延伸，是白蟻監(jiān)測(cè)控制技術(shù)和區(qū)域建筑物白蟻種群控制技術(shù)的發(fā)展，它將全面提升白蟻防治公共服務(wù)和防災(zāi)減災(zāi)的能力，為建立長(zhǎng)效的白蟻監(jiān)控機(jī)制、規(guī)范和完善白蟻防治標(biāo)準(zhǔn)體系，在推動(dòng)白蟻行業(yè)的技術(shù)革新方面帶來(lái)極大的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

雖然智慧型白蟻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用效果良好，但距離大批量推廣運(yùn)用仍有一定的差距，研究認(rèn)為，在后續(xù)試驗(yàn)中需要進(jìn)一步提升智慧型白蟻監(jiān)測(cè)裝置智能感知節(jié)點(diǎn)性能，提高白蟻入侵預(yù)警準(zhǔn)確度；同時(shí)篩選引誘效果更好的餌料，并對(duì)餌料進(jìn)行防霉處理；另外也需提高監(jiān)測(cè)裝置傳感器的靈敏度，降低傳感器功耗，改進(jìn)監(jiān)測(cè)裝置外觀，以防止泥土掉入和樹(shù)根伸入、減少雨水浸泡和其他動(dòng)物爬入；在數(shù)據(jù)分析時(shí)，要結(jié)合當(dāng)?shù)販囟?、濕度、白蟻防治措施等，?shí)現(xiàn)白蟻動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及靈活處理，全面提高白蟻防治工作的效率和科學(xué)管理水平，保護(hù)園林古建、古樹(shù)名木的重要目標(biāo)物。