太阳能杀虫灯物联网研究现状与展望.pdf

Vol 1 No 3 智 慧 农 业 S m a r t A g r i c u l t u r e 2019 年 7 月 第 1 卷 第 3 期 Jul 2019 Vol 1 No 3 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 与 展 望 李 凯 亮 1 袁 舒 磊 1 2 袁 黄 凯 1 袁 孙 元 昊 1 袁 杨 帆 1 袁 张 宇 2 袁 霍 志 强 2 袁 王 彦 飞 1 袁 王 心 怡 1 袁 卢 巧 玲 1 袁 张 亚 成 1 渊 1 南 京 农 业 大 学 工 学 院 袁 江 苏 南 京 2 1 0 0 3 1 曰 2 英 国 林 肯 大 学 袁 林 肯 L N 6 7 T S 冤 摘 要 院 太 阳 能 杀 虫 灯 在 农 业 趋 光 性 害 虫 受 灯 光 引 诱 并 接 触 金 属 网 时 释 放 高 压 脉 冲 电 流 杀 灭 害 虫 袁 可 有 效 减 少 施 用 农 药 造 成 的 环 境 污 染 和 食 品 安 全 问 题 遥 本 文 介 绍 了 利 用 无 线 传 感 器 网 络 技 术 提 升 太 阳 能 杀 虫 灯 在 农 业 迁 飞 性 趋 光 害 虫 防 治 领 域 的 应 用 效 果 袁 明 确 提 出 了 一 种 新 型 农 业 物 联 网 要 要 要 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 遥 首 先 袁 从 杀 虫 灯 在 国 内 农 业 生 产 中 的 应 用 研 究 现 状 出 发 袁 总 结 了 杀 虫 灯 在 林 果 尧 水 稻 和 蔬 菜 等 作 物 生 产 种 植 中 的 部 署 特 点 和 杀 虫 工 作 时 段 分 布 情 况 曰 其 次 袁 分 析 了 现 有 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 节 点 的 产 品 特 点 和 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 曰 然 后 袁 结 合 太 阳 能 杀 虫 灯 的 能 量 采 集 方 式 尧 田 间 部 署 特 点 袁 综 合 分 析 了 基 于 太 阳 能 能 量 采 集 方 式 的 传 感 器 网 络 研 究 现 状 和 基 于 启 发 式 的 传 感 器 网 络 节 点 部 署 研 究 现 状 曰 最 后 袁 探 讨 了 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 节 点 部 署 尧 能 量 预 留 管 理 尧 虫 害 爆 发 区 域 边 界 定 位 尧 虫 情 数 据 抗 干 扰 传 输 等 关 键 研 究 问 题 袁 并 对 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 在 农 业 生 产 中 的 应 用 进 行 了 总 结 和 展 望 遥 关 键 词 院 农 业 虫 害 防 治 曰 太 阳 能 杀 虫 灯 曰 无 线 传 感 器 网 络 曰 农 业 物 联 网 中 图 分 类 号 院 S 1 文 献 标 志 码 院 A 文 章 编 号 院 2 0 1 9 0 5 S A 0 0 1 李 凯 亮 舒 磊 黄 凯 孙 元 昊 杨 帆 张 宇 霍 志 强 王 彦 飞 王 心 怡 卢 巧 玲 张 亚 成 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 与 展 望 J 智 慧 农 业 2019 1 3 13 28 Li K Shu L Huang K Sun Y Yang F Zhang Y Huo Z Wang Y Wang X Lu Q Zhang Y Research and prospect of solar insecticidal lamps Internet of Things J Smart Agriculture 2019 1 3 13 28 in Chinese with English ab stract 收 稿 日 期 院 2019 05 24 修 订 日 期 院 2019 07 22 基 金 项 目 院 南 京 农 业 大 学 人 才 引 进 科 研 启 动 经 费 渊77H0603 冤 曰 南 京 农 业 大 学 国 际 合 作 培 育 项 目 中 非 合 作 交 流 专 项 渊2018 AF 23 冤 曰 南 京 农 业 大 学 2019 年 国 家 级 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目 渊201910307098K 冤 遥 作 者 简 介 院 李 凯 亮 渊1993 冤 袁 男 袁 学 士 袁 研 究 方 向 院 农 业 物 联 网 袁 Email 院 kailiang li 遥 通 讯 作 者 院 舒 磊 渊1981 冤 袁 男 袁 博 士 袁 教 授 袁 研 究 方 向 院 农 业 物 联 网 袁 电 话 院 025 58606641 袁 Email 院 lei shu 遥 doi 院 10 12133 j smartag 2019 1 3 201905 SA001 1 引 言 中 国 是 农 业 大 国 袁 保 障 农 业 生 产 稳 定 有 序 地 开 展 是 社 会 安 定 的 基 础 遥 然 而 袁 受 到 气 候 变 化 尧 工 业 活 动 等 因 素 影 响 袁 迁 飞 性 害 虫 诱 发 的 农 业 虫 害 日 益 频 繁 袁 严 重 影 响 农 业 生 产 安 全 遥 昆 虫 的 迁 飞 是 在 一 定 虫 态 袁 周 期 性 尧 长 距 离 尧 有 一 定 方 向 的 飞 行 行 为 袁 也 是 导 致 一 些 地 区 某 种 虫 害 突 然 爆 发 袁 造 成 农 作 物 严 重 减 产 的 重 要 原 因 遥 迁 飞 性 害 虫 的 防 治 和 实 现 自 动 化 虫 情 测 报 对 于 农 业 生 产 安 全 和 虫 害 防 治 研 究 领 域 至 关 重 要 遥 现 阶 段 中 国 农 业 虫 害 防 治 主 要 采 用 施 用 农 药 的 方 式 袁 但 由 于 长 期 滥 用 农 药 使 得 害 虫 产 生 抗 药 性 袁 陷 入 了 野 施 用 农 药 要 要 要 害 虫 产 生 抗 药 性 要 要 要智 慧 农 业 S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 加 大 施 用 农 药 剂 量 冶 的 恶 性 循 环 遥 施 用 农 药 的 方 式 不 可 避 免 地 污 染 了 自 然 水 体 尧 土 壤 及 生 态 环 境 袁 且 可 能 残 留 在 农 产 品 表 面 袁 危 害 人 们 生 命 安 全 遥 随 着 人 们 环 境 保 护 意 识 的 提 高 袁 以 及 对 绿 色 无 公 害 的 农 产 品 日 益 增 长 的 需 求 袁 探 索 在 农 业 生 产 过 程 中 绿 色 环 保 的 虫 害 防 治 方 式 势 在 必 行 遥 近 年 来 袁 利 用 太 阳 能 杀 虫 灯 对 农 业 迁 飞 性 趋 光 害 虫 防 治 的 研 究 和 应 用 已 经 得 到 世 界 各 国 政 府 农 业 部 门 尧 农 业 生 产 企 业 和 科 研 机 构 的 极 大 关 注 袁 并 给 农 业 生 产 中 迁 飞 性 趋 光 害 虫 的 防 治 带 来 了 新 模 式 袁 成 为 了 新 的 研 究 热 点 遥 例 如 袁 农 业 农 村 部 全 国 农 作 物 重 大 病 虫 害 防 治 预 案 渊 农 办 农 也2005 页 11 号 冤 中 明 确 提 出 野 可 选 用 高 压 汞 灯 尧 频 振 式 杀 虫 灯 等 诱 杀 成 虫 袁 降 低 成 虫 基 数 袁 减 轻 幼 虫 防 治 压 力 冶 1 遥 农 业 迁 飞 性 害 虫 迁 飞 飞 行 主 要 发 生 在 成 熟 期 渊 有 飞 行 能 力 冤 至 生 殖 前 期 渊 交 配 尧 产 卵 冤 袁 这 是 太 阳 能 杀 虫 灯 开 展 杀 虫 工 作 的 主 要 时 段 遥 在 此 时 段 前 后 袁 太 阳 能 杀 虫 灯 使 用 黑 光 灯 吸 引 迁 飞 性 趋 光 害 虫 袁 并 在 害 虫 接 触 到 金 属 网 时 释 放 高 压 脉 冲 电 流 杀 灭 害 虫 遥 这 种 新 型 绿 色 农 业 病 虫 害 防 治 方 式 可 以 有 效 地 降 低 农 药 施 用 率 袁 已 经 在 全 国 各 个 地 区 得 到 了 广 泛 应 用 袁 如 表 1 所 示 遥 可 以 看 到 袁 自 2005 年 以 来 杀 虫 灯 在 我 国 农 业 生 产 中 被 广 泛 应 用 袁 江 西 省 新 余 市 就 部 署 了 2 万 盏 太 阳 能 杀 虫 灯 用 于 水 稻 的 趋 光 性 害 虫 防 治 5 袁 这 进 一 步 给 当 地 带 来 了 重 大 的 社 会 影 响 遥 随 着 野 精 准 农 业 冶 和 野 智 能 农 业 冶 的 快 速 发 展 袁 以 及 农 业 信 息 化 需 求 的 不 断 增 长 袁 无 线 传 感 器 网 络 渊Wireless Sensor Networks WSN 冤 技 术 已 广 泛 应 用 于 农 情 信 息 采 集 尧 农 业 装 备 智 能 控 制 等 方 面 13 14 遥 WSN 适 用 于 大 规 模 部 署 和 区 域 监 测 袁 可 以 很 容 易 地 与 太 阳 能 杀 虫 灯 渊Solar Insecticidal Lamps 袁 SILs 冤 结 合 袁 形 成 一 种 新 型 的 农 业 物 联 网 要 要 要 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 渊Solar Insecticidal Lamps Internet of Things 院 SIL IoTs 冤 遥 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 节 点 结 构 图 如 图 1 所 示 遥 在 每 个 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 节 点 中 袁 可 以 集 成 无 线 通 信 模 块 渊 例 如 袁 ZigBee 冤 通 过 网 络 及 时 地 向 终 端 用 户 报 告 所 在 位 置 的 害 虫 密 度 信 息 遥 白 天 袁 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 节 点 渊 以 下 简 称 野 节 点 冶 冤 利 用 太 阳 能 电 池 板 收 集 能 量 并 转 化 为 电 能 存 储 到 蓄 电 池 中 遥 夜 间 袁 节 点 开 启 诱 虫 灯 吸 引 附 近 的 趋 光 性 害 虫 并 在 害 虫 接 触 金 属 网 时 释 放 高 压 脉 冲 电 流 杀 灭 害 虫 袁 通 过 统 计 脉 冲 电 流 的 次 数 可 以 估 算 区 域 内 虫 口 密 度 遥 除 了 虫 口 密 度 信 息 外 袁 无 线 通 信 模 块 还 可 收 集 更 多 信 息 袁 例 如 杀 虫 灯 节 点 的 太 阳 能 电 池 板 能 时间 新闻标题 地点 寄主植物 数量 盏 2005 07 01 万盏诱蛾灯用灯光诱蛾杀虫 10 万多斤 2 四川省射洪县 柏树 10000 2009 07 08 千盏杀虫灯 闪亮新建县稻田间 3 江西省新建县 水稻 1000 2010 10 20 千盏太阳能杀虫灯助巴东橘农增收 4 湖北省巴东县 柑橘 1000 2011 04 20 新余添 2 万盏太阳能杀虫灯 5 江西省新余市 水稻等 20000 2011 11 26 政府免费安装千盏灭虫灯 6 海南省崖城镇 瓜菜 1000 2012 05 10 山东东营将安装一万盏杀虫灯 7 山东省东营市 园林等 10000 2013 11 14 千盏太阳能杀虫灯布下天罗地网 8 四川省高新区 N A 685 2014 08 05 1 65 万盏杀虫灯让 30 万亩花生告别灌药历史 9 山东省邹城市 花生 韭菜等 16500 2016 07 02 德安县近千盏太阳能杀虫灯 上岗 10 江西省德安县 果园 茶园等 900 2017 11 28 重庆垫江县上千盏太阳能杀虫灯投用 帮助农民除害虫 11 重庆市垫江县 水稻 玉米 柑橘 蔬菜等 1000 2018 05 16 千盏灭虫灯照亮东乡农业生态路 12 江西省东乡县 水稻 水果 1000 表 1 2 0 0 5 2 0 1 8 年 杀 虫 灯 在 中 国 各 地 应 用 的 部 分 新 闻 报 导 Table 1 News reports on the application of insecticidal lamps in China from 2005 to 2018 1 4Vol 1 No 3 量 收 集 情 况 尧 杀 虫 灯 的 电 池 剩 余 容 量 等 信 息 遥 通 过 在 现 有 的 太 阳 能 杀 虫 灯 上 增 加 无 线 通 信 模 块 袁 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 可 以 提 高 迁 飞 性 趋 光 害 虫 防 治 效 果 尧 实 现 农 业 害 虫 灾 害 预 警 和 为 农 业 生 产 区 域 的 精 确 施 药 提 供 数 据 支 撑 与 决 策 依 据 遥 本 文 总 结 了 杀 虫 灯 应 用 研 究 现 状 尧 现 有 企 业 生 产 的 联 网 型 杀 虫 灯 产 品 特 点 和 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 遥 首 先 分 析 了 现 有 杀 虫 灯 的 研 究 进 展 和 应 用 特 点 遥 然 后 调 研 并 分 析 了 现 有 企 业 生 产 的 联 网 型 杀 虫 灯 功 能 及 产 品 特 点 袁 总 结 了 现 有 杀 虫 灯 物 联 网 的 研 究 现 状 遥 接 着 从 太 阳 能 杀 虫 灯 的 能 量 采 集 方 式 尧 部 署 特 点 出 发 袁 结 合 无 线 传 感 器 网 络 的 研 究 现 状 袁 综 合 分 析 了 基 于 太 阳 能 能 量 采 集 的 传 感 器 网 络 研 究 现 状 和 基 于 启 发 式 的 传 感 器 网 络 节 点 部 署 研 究 现 状 曰 最 后 结 合 农 业 生 产 现 状 和 太 阳 能 杀 虫 灯 的 特 点 袁 提 出 了 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 四 个 关 键 研 究 问 题 袁 并 对 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 在 农 业 虫 害 防 治 领 域 的 未 来 进 行 了 展 望 遥 2 杀 虫 灯 应 用 研 究 现 状 目 前 袁 杀 虫 灯 在 我 国 已 有 较 多 的 应 用 研 究 袁 且 主 要 集 中 在 林 果 尧 水 稻 以 及 蔬 菜 等 经 济 作 物 的 生 产 种 植 中 遥 表 2 中 列 举 了 杀 虫 灯 的 研 究 时 段 尧 研 究 地 点 尧 具 体 作 物 和 主 要 害 虫 等 信 息 袁 给 出 了 杀 虫 灯 应 用 区 域 尧 覆 盖 面 积 尧 部 署 数 量 尧 功 率 和 节 点 间 距 等 关 键 参 数 遥 通 过 对 表 2 进 行 分 析 袁 得 到 以 下 结 果 院 渊1 冤 杀 虫 灯 在 农 林 业 领 域 中 已 在 不 同 地 域 内 广 泛 应 用 袁 可 适 用 于 多 种 经 济 作 物 生 产 中 趋 光 性 害 虫 的 防 治 遥 渊2 冤 部 署 标 准 无 据 可 依 院 现 有 杀 虫 灯 的 部 署 位 置 主 要 依 靠 工 程 安 装 人 员 根 据 部 署 现 场 的 情 况 决 定 渊 例 如 袁 地 形 尧 周 边 遮 挡 物 等 冤 袁 表 2 的 研 究 中 没 有 明 确 提 出 节 点 部 署 方 案 袁 部 署 位 置 和 节 点 间 距 的 选 择 相 对 随 意 袁 具 体 体 现 为 表 2 中 同 种 作 物 不 同 节 点 间 距 渊 即 覆 盖 面 积 与 部 署 数 量 之 比 冤 的 差 异 遥 渊3 冤 缺 乏 工 作 时 段 自 动 调 整 技 术 院 从 表 2 可 以 看 到 袁 对 于 不 同 经 济 作 物 袁 其 面 临 的 主 要 趋 光 性 害 虫 种 类 不 同 曰 对 于 不 同 种 类 的 趋 光 性 害 虫 袁 其 主 要 活 跃 时 间 渊 月 份 尧 夜 晚 时 段 冤 不 同 遥 因 此 袁 对 于 轮 作 或 间 作 套 种 的 种 植 方 式 袁 需 要 根 据 种 植 的 作 物 种 类 和 该 时 间 阶 段 内 的 主 要 害 虫 种 类 袁 调 整 杀 虫 灯 的 工 作 时 间 段 从 而 实 现 较 好 的 杀 虫 效 果 遥 渊4 冤 杀 虫 灯 节 点 间 距 与 无 线 传 感 器 节 点 通 信 半 径 相 近 院 当 杀 虫 灯 的 部 署 规 模 较 大 时 袁 例 如 袁 郭 蓉 蓉 17 500 盏 袁 左 彦 军 19 2000 盏 袁 张 大 为 等 20 100 盏 袁 朱 金 星 27 54 盏 袁 其 节 点 间 距 基 本 在 70 100m 之 间 袁 与 现 有 大 多 数 的 无 线 传 感 器 网 络 节 点 通 信 半 径 相 近 遥 3 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 产 品 及 研 究 现 状 3 1 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 产 品 现 状 在 日 益 增 长 的 对 绿 色 无 污 染 农 产 品 需 求 的 驱 动 下 袁 部 分 生 产 企 业 瞄 准 太 阳 能 杀 虫 灯 的 广 阔 应 用 市 场 袁 对 原 有 太 阳 能 杀 虫 灯 进 行 升 级 改 造 袁 使 得 太 阳 能 杀 虫 灯 可 以 更 有 效 地 开 展 杀 虫 工 作 遥 例 如 袁 对 太 阳 能 杀 虫 灯 集 成 了 电 压 脉 冲 计 数 模 块 和 图 1 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 节 点 结 构 图 Fig 1 Structure diagram of a SIL IoTs node 李 凯 亮 等 院 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 与 展 望 1 5智 慧 农 业 S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 GSM 通 信 模 块 来 实 现 虫 情 信 息 的 自 动 采 集 和 上 报 遥 表 3 列 举 了 部 分 公 司 的 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 产 品 及 其 特 点 遥 通 过 对 这 些 企 业 生 产 的 联 网 型 杀 虫 灯 进 行 综 合 对 比 分 析 袁 得 到 以 下 结 论 院 渊1 冤 已 有 的 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 都 是 使 用 移 动 蜂 窝 网 络 渊GSM 网 络 冤 的 方 式 进 行 数 据 传 输 袁 暂 未 出 现 无 线 传 感 器 网 络 技 术 渊 例 如 Zigbee 网 络 冤 的 杀 虫 灯 物 联 网 产 品 遥 此 种 方 式 存 在 以 下 问 题 院 使 用 GSM 数 据 传 输 的 方 式 大 幅 度 地 增 加 了 杀 虫 灯 节 点 的 设 备 成 本 和 后 期 维 护 成 本 渊 需 要 一 直 缴 纳 GPRS 流 量 费 用 冤 曰 大 规 模 部 署 的 太 阳 能 杀 虫 灯 对 其 所 在 区 域 的 移 动 蜂 窝 网 络 的 通 信 质 量 和 信 号 覆 盖 要 求 较 高 遥 这 些 问 题 的 存 在 不 利 种植 种类 时间 作者 研究时段 研究 地点 面积 hm 数量 盏 功率 W 覆盖面积 hm 节点间 距 m 寄主 植物 主要害虫 2001 王贤玉等 15 3 8 月 新疆 伊犁 N A 3 35 4 00 200 园林 尺蠖 梦尼 夜蛾等 2005 叶丽娟 16 4 10月 浙江 建德 78 00 30 N A 2 80 167 桑树 桑螟 斜纹 夜蛾等 2014 郭蓉蓉 17 N A 陕西 眉县 N A 500 N A 2 00 80 猕猴 桃树 金龟子 卷 叶蛾等 2015 张军灵等 18 5 9 月 陕西 西安 8 00 5 N A 2 00 300 核桃树 金龟子 云 斑天牛等 2018 左彦军 19 5 8 月 河南 汤阴 5400 00 2000 35 2 67 100 核桃 苹果等 梨小食心虫 金龟子等 林果 2018 张大为等 20 7 8 月 甘肃 天水 6 67 100 15 0 25 50 苹果 夜蛾科 尺 蛾科等 2005 张天才等 21 4 5 月 19 00 6 00 重庆 垫江 10 00 14 30 2 40 200 水稻 水稻螟虫 2009 徐万华等 22 6 9 月 19 00 6 30 安徽 霍邱 108 00 20 35 4 00 180 水稻 稻瘿蚊 二 化螟等 2011 汪志伟等 23 N A 贵州 思南 N A 20 15 5 30 230 水稻 白背飞虱 稻 纵卷叶螟等 水稻 2013 何超等 24 5 9 月 19 00 0 00 湖南 益阳 6 00 3 N A 2 00 100 水稻 稻飞虱 1999 凌小明等 25 6 9 月 浙江 余姚 9 80 4 20 3 00 170 棉花与 蔬菜 棉铃虫 2004 陈其兵 26 6 7 月 甘肃 武威 20 00 5 N A 4 00 200 甘蓝 菜花 西兰花 金龟子 小 菜蛾等 2012 朱金星 27 10 11 月 浙江 遂昌 15 00 54 30 0 49 70 秋四季 豆 萝 卜 斜纹夜蛾 蔬菜 2017 祝晓英等 28 6 9 月 上海 浦东 新区 45 66 15 18 3 00 173 蔬菜 斜纹夜蛾 银 纹夜蛾等 表 2 林 果 尧 水 稻 尧 蔬 菜 种 植 中 杀 虫 灯 应 用 研 究 现 状 Table 2 Applied research status of insecticidal lamps for the cultivation of fruit trees rice and vegetables 1 6Vol 1 No 3 于 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 普 及 遥 渊2 冤 缺 乏 工 作 时 段 自 适 应 调 整 机 制 院 已 有 的 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 节 点 仅 能 通 过 手 机 或 客 户 端 远 程 设 定 工 作 时 间 段 袁 此 类 杀 虫 灯 节 点 降 低 了 手 动 调 整 工 作 时 段 的 人 力 成 本 遥 但 在 长 期 恶 劣 天 气 尧 有 阴 影 长 期 遮 挡 等 无 法 获 取 足 够 能 量 来 源 的 情 况 下 袁 或 者 由 于 突 发 虫 害 时 较 多 的 能 量 消 耗 袁 杀 虫 灯 节 点 将 因 能 量 耗 尽 而 停 止 工 作 袁 无 法 继 续 杀 虫 遥 因 此 袁 杀 虫 灯 节 点 需 要 根 据 所 在 区 域 虫 情 密 度 尧 害 虫 活 动 规 律 尧 天 气 情 况 尧 剩 余 能 量 等 数 据 袁 基 于 强 化 学 习 等 理 论 进 行 自 我 学 习 袁 智 能 决 策 自 身 最 佳 工 作 时 段 袁 从 而 实 现 野 智 能 化 冶 控 制 遥 渊3 冤 缺 乏 虫 害 爆 发 区 域 定 位 技 术 院 已 有 的 联 网 型 太 阳 能 杀 虫 灯 节 点 在 虫 害 爆 发 时 仅 能 实 现 单 个 节 点 的 异 常 虫 情 报 警 袁 这 种 方 式 的 准 确 性 不 如 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 中 网 络 节 点 相 互 协 同 感 知 的 方 式 袁 且 无 法 通 过 节 点 间 共 享 虫 情 数 据 以 便 精 确 判 定 虫 害 爆 发 区 域 袁 而 无 法 为 严 重 虫 害 区 域 的 精 准 施 药 提 供 参 考 依 据 遥 3 2 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 是 新 兴 事 物 袁 利 用 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 迁 飞 性 趋 光 害 虫 迁 徙 和 优 化 杀 虫 工 作 也 处 于 初 始 研 究 阶 段 遥 目 前 已 有 部 分 研 究 者 基 于 不 同 电 力 供 应 方 式 的 杀 虫 灯 物 联 网 开 展 相 关 研 究 工 作 袁 如 表 4 所 示 遥 2013 年 袁 Lam 等 36 描 述 了 使 用 基 于 传 感 器 网 络 的 办 法 监 测 褐 飞 虱 在 越 南 湄 公 河 三 角 洲 地 区 的 迁 徙 袁 将 杀 虫 灯 和 传 感 器 网 络 结 合 袁 利 用 传 感 器 网 络 感 知 并 传 输 褐 飞 虱 的 分 布 信 息 遥 2015 年 袁 Qiu 等 37 描 述 了 部 署 在 鱼 塘 周 边 袁 由 不 同 类 型 杀 虫 灯 组 成 的 一 种 野 星 网 冶 袁 通 过 雷 达 来 定 位 飞 虫 位 置 袁 并 在 飞 虫 靠 近 杀 虫 灯 时 通 过 无 线 控 制 的 方 式 袁 按 照 距 离 远 近 逐 步 开 启 杀 虫 灯 诱 虫 袁 最 终 在 鱼 塘 上 方 进 行 杀 虫 遥 2016 年 袁 王 圣 楠 等 38 提 到 了 目 前 杀 虫 灯 在 防 治 农 林 害 虫 的 应 用 中 所 面 临 的 不 足 袁 并 提 出 把 杀 虫 灯 技 术 与 物 联 网 技 术 相 结 合 对 于 虫 害 防 治 非 常 有 利 袁 是 未 来 发 展 的 方 向 袁 其 中 提 到 野 将 物 联 网 技 术 应 用 于 杀 虫 灯 的 控 制 袁 实 现 杀 虫 灯 的 启 闭 适 应 生 态 植 保 和 农 艺 的 需 求 袁 将 是 杀 虫 灯 发 展 的 契 机 冶 遥 2017 年 袁 马 仟 等 39 为 解 决 传 统 杀 虫 灯 的 无 人 看 管 模 式 和 低 效 率 的 人 工 维 护 等 问 题 袁 提 出 了 一 种 新 型 的 基 于 无 线 传 感 器 网 络 杀 虫 灯 软 硬 件 设 计 袁 提 出 通 过 多 点 配 合 式 的 杀 虫 公司名称 产品名称 产品型号 联网方式 特点 河南云飞科技发展有限公司 29 智慧物联网杀虫灯 YF WL 40 GSM 光控 GPS定位 防盗警报 浙江托普云农科技股份有限公司 30 联网杀虫灯 TPSC7 1Z N A 光控 时控 定时开启与关闭 支持手机 APP 远程控制杀虫灯 查看设备分布地图和查看设备 参数 浙江隆皓农林科技有限公司 31 物联网太阳能杀虫灯 N A GSM 光控 时控 GPS 定位 支持手机和电脑远程查 看设备参数 短信警报 上海飞欣环保科技有限公司 32 物联网太阳能杀虫灯 FX TD Y WLW GSM 光控 远程控制 GSM基站定位 防盗警报 异 常预警 河南融科实业有限公司 33 农业四情监测系统 无线虫情监测系统 N A GSM 3G 远程拍照式虫情测报 昆虫自动分类计数 河南赛兰仪器设备制造有限公司 34 智能物联网太阳能杀 虫灯 N A GSM 支持手机或电脑远程查看设备参数 GSM 基站定 位 防盗警报 异常预警 常州金禾新能源科技有限公司 35 物联网杀虫灯 N A GSM GPS 定位 支持手机和电脑远程查看设备参数和 远程控制 杀虫灯故障诊断 防盗警报 表 3 联 网 型 杀 虫 灯 产 品 及 特 点 Table 3 Products and their characteristics of GSM 3G 4G enabled SIL from different companies 李 凯 亮 等 院 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 研 究 现 状 与 展 望 1 7智 慧 农 业 S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 模 式 灵 活 控 制 整 个 杀 虫 系 统 袁 从 而 达 到 最 优 的 杀 虫 效 果 袁 但 具 体 优 化 方 案 并 未 展 开 讨 论 遥 2018 年 袁 高 磊 40 利 用 GPS 定 位 尧 虫 口 密 度 等 数 据 采 集 模 块 袁 设 计 了 基 于 物 联 网 的 果 园 病 虫 害 信 息 监 测 系 统 袁 提 出 了 一 种 利 用 无 线 传 感 器 网 络 探 测 果 园 害 虫 分 布 的 方 法 遥 通 过 对 这 些 前 期 相 关 工 作 的 综 合 分 析 袁 可 以 得 到 以 下 结 论 院 渊1 冤 杀 虫 灯 与 物 联 网 结 合 这 个 概 念 是 在 2013 年 提 出 来 的 袁 并 在 2017 年 和 2018 年 有 学 者 尝 试 了 基 于 无 线 传 感 器 网 络 的 杀 虫 灯 软 硬 件 设 计 遥 渊2 冤 已 有 利 用 无 线 传 感 器 网 络 节 点 间 的 通 信 功 能 来 协 调 控 制 杀 虫 灯 的 启 闭 袁 从 而 达 到 不 同 虫 害 状 况 下 更 好 的 杀 虫 效 果 遥 渊3 冤 从 表 4 统 计 结 果 来 看 袁 除 马 仟 采 用 太 阳 能 作 为 节 点 能 量 来 源 外 袁 其 他 学 者 研 究 中 没 有 明 确 的 野 节 点 外 界 能 量 来 源 冶 信 息 袁 但 马 仟 等 人 并 未 研 究 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 节 点 能 量 优 化 管 理 问 题 遥 渊4 冤 现 有 研 究 均 可 获 取 区 域 内 虫 害 数 量 信 息 袁 但 暂 无 利 用 虫 情 数 据 开 展 虫 害 区 域 精 确 定 位 的 研 究 袁 也 暂 无 研 究 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 网 络 协 同 杀 虫 方 案 遥 在 此 袁 需 要 特 别 指 出 有 两 篇 文 献 41 42 袁 虽 然 他 们 是 研 究 野 基 于 物 联 网 技 术 的 农 业 虫 害 智 能 监 控 系 统 冶 袁 但 是 其 中 使 用 的 不 是 将 杀 虫 灯 作 为 虫 害 的 计 数 模 块 袁 他 们 使 用 的 是 DATA LYNX 型 昆 虫 自 动 计 数 站 袁 其 主 要 的 工 作 方 式 是 院 野 内 部 由 昆 虫 计 数 传 感 器 和 数 据 采 集 器 组 成 袁 运 用 昆 虫 激 素 吸 引 相 应 昆 虫 撞 击 传 感 器 袁 形 成 脉 冲 信 号 来 计 数 冶 遥 因 此 袁 这 两 篇 文 献 不 作 为 相 关 工 作 遥 4 基 于 太 阳 能 能 量 采 集 的 传 感 器 网 络 的 研 究 现 状 及 分 析 近 几 年 袁 出 现 了 很 多 基 于 太 阳 能 能 量 采 集 的 传 感 器 网 络 的 研 究 袁 通 过 收 集 这 方 面 的 文 献 并 进 行 整 理 袁 对 文 献 中 明 确 给 出 节 点 部 署 方 式 和 节 点 部 署 密 度 的 论 文 加 以 分 析 袁 主 要 按 照 研 究 内 容 将 整 理 的 论 文 分 为 两 大 类 院 数 据 传 输 曰 能 量 管 理 遥 分 别 如 表 5 和 表 6 所 示 遥 在 以 上 两 个 表 格 中 袁 对 相 关 研 究 论 文 中 的 节 点 间 距 尧 部 署 方 式 尧 太 阳 能 板 配 有 量 以 及 应 用 场 景 这 四 个 方 面 进 行 了 整 理 袁 通 过 综 合 分 析 袁 可 以 得 到 以 下 结 论 院 渊1 冤 除 了 He 等 53 和 Mansourkiaie 等 59 这 两 个 研 究 工 作 明 确 指 出 了 特 定 的 研 究 领 域 袁 其 他 相 关 研 究 工 作 面 向 的 都 是 普 适 应 用 渊 即 普 遍 适 用 于 多 种 不 同 应 用 场 景 遥 例 如 袁 工 业 控 制 尧 环 境 监 测 和 医 疗 监 护 等 场 景 冤 袁 无 法 满 足 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 节 点 部 署 要 求 袁 例 如 袁 倾 向 于 部 署 在 田 埂 上 以 避 免 占 用 农 田 和 降 低 后 期 维 护 成 本 袁 且 倾 向 于 部 署 在 害 虫 密 集 区 以 提 高 虫 害 防 治 效 果 遥 渊2 冤 如 表 5 和 表 6 所 示 袁 这 些 研 究 工 作 主 要 通 过 节 点 部 署 位 置 尧 通 信 数 据 压 缩 尧 对 节 点 进 行 睡 眠 调 度 等 方 式 减 少 网 络 通 信 的 能 量 消 耗 从 而 延 长 网 络 生 命 时 间 遥 但 尚 未 出 现 针 对 太 阳 能 杀 虫 灯 时间 作者 网络节 点部署 方式 节点部 署间距 m 网络节 点组网 方式 节点位 置获取 方式 节点外 界能量 来源 节点能 量优化 管理 远程无 线智能 开关 进行虫 害数量 统计 开展虫 害区域 定位 提出协 同杀虫 方案 2013 Lam等 36 N A N A Mesh网络 N A N A 无 N A 是 否 无 2015 Qiu等 37 等距部署 80 星形网络 N A N A 无 是 是 否 无 2016 王圣楠等 38 N A N A N A N A N A 无 是 是 否 无 2017 马仟等 39 N A N A N A GPS 太阳能 无 是 是 否 无 2018 高磊等 40 N A 30 40 N A GPS N A 无 N A 是 否 无 表 4 杀 虫 灯 物 联 网 的 研 究 现 状 Table 4 Research status of insecticidal lamps Internet of Things 1 8Vol 1 No 3 物 联 网 此 类 特 定 农 业 领 域 内 的 应 用 场 景 开 展 能 量 预 留 管 理 的 研 究 遥 例 如 袁 根 据 作 物 主 要 害 虫 的 活 动 规 律 和 未 来 的 能 量 采 集 情 况 进 行 动 态 能 量 管 理 袁 从 而 延 长 太 阳 能 杀 虫 灯 物 联 网 的 网 络 生 命 时 间 遥 5 基 于 启 发 式 算 法 的 传 感 器 网 络 节 点 部 署 研 究 现 状 如 何 在 不 同 约 束 条 件 下 优 化 传 感 器 网 络 节 点 对 不 同 目 标 的 部 署 方 案 袁 是 无 线 传 感 器 网 络 领 域 的 一 个 关 键 和 基 础 性 的 研 究 课 题 袁 目 前 已 有 较 多 的 研 究 工 作 遥 在 早 期 阶 段 袁 研 究 者 通 常 使 用 数 学 建 模 的 方 式 将 这 类 优 化 问 题 渊 例 如 袁 最 大 网 络 覆 盖 问 题 冤 转 化 为 单 目 标 或 多 目 标 优 化 问 题 袁 然 后 采 用 整 数 线 性 规 划 方 法 来 解 决 遥 这 样 的 研 究 方 法 在 相 对 简 单 的 网 络 节 点 部 署 约 束 条 件 下 被 证 明 是 行 之 有 效 的 袁 但 不 适 用 于 更 复 杂 约 束 条 件 的 场 景 遥 时间 作者 研究方向 节点间距 m 部署方式 太阳能板配有量 应用场景 2007 Noh等 43 数据传输 14 0 随机 全部 普适应用 2014 Horng等 44 数据传输 5 0 网格 全部 普适应用 2017 Muhammad 等 45 数据传输 5 8 随机 全部 普适应用 2018 Shafieirad 等 46 数据传输 22 4 随机 全部 普适应用 2018 Lu等 47 数据传输 17 0 随机 全部 普适应用 2018 Li 等 48 数据传输 50 0 随机 全部 普适应用 2018 Tang等 49 数据传输 9 5 随机 全部 普适应用 2018 Zhang等 50 数据传输 20 0 随机 全部 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