智能农用大棚捕虫器设计与试验研究＊

张国恩，张志浩，陈为树，庞陈尚清，张坤，王淑芳

（山东华宇工学院 汽车工程学院，山东 德州 253034）

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进行研究并改进。

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

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线[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 m2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。