太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀與展望.pdf

Vol 1 No 3 智 慧 農(nóng) 業(yè) 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 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 李 凱 亮 1 袁 舒 磊 1 2 袁 黃 凱 1 袁 孫 元 昊 1 袁 楊 帆 1 袁 張 宇 2 袁 霍 志 強 2 袁 王 彥 飛 1 袁 王 心 怡 1 袁 盧 巧 玲 1 袁 張 亞 成 1 淵 1 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學 工 學 院 袁 江 蘇 南 京 2 1 0 0 3 1 曰 2 英 國 林 肯 大 學 袁 林 肯 L N 6 7 T S 冤 摘 要 院 太 陽 能 殺 蟲 燈 在 農(nóng) 業(yè) 趨 光 性 害 蟲 受 燈 光 引 誘 并 接 觸 金 屬 網(wǎng) 時 釋 放 高 壓 脈 沖 電 流 殺 滅 害 蟲 袁 可 有 效 減 少 施 用 農(nóng) 藥 造 成 的 環(huán) 境 污 染 和 食 品 安 全 問 題 遙 本 文 介 紹 了 利 用 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 技 術 提 升 太 陽 能 殺 蟲 燈 在 農(nóng) 業(yè) 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 防 治 領 域 的 應 用 效 果 袁 明 確 提 出 了 一 種 新 型 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 要 要 要 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 遙 首 先 袁 從 殺 蟲 燈 在 國 內(nèi) 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 應 用 研 究 現(xiàn) 狀 出 發(fā) 袁 總 結(jié) 了 殺 蟲 燈 在 林 果 堯 水 稻 和 蔬 菜 等 作 物 生 產(chǎn) 種 植 中 的 部 署 特 點 和 殺 蟲 工 作 時 段 分 布 情 況 曰 其 次 袁 分 析 了 現(xiàn) 有 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 節(jié) 點 的 產(chǎn) 品 特 點 和 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 曰 然 后 袁 結(jié) 合 太 陽 能 殺 蟲 燈 的 能 量 采 集 方 式 堯 田 間 部 署 特 點 袁 綜 合 分 析 了 基 于 太 陽 能 能 量 采 集 方 式 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 研 究 現(xiàn) 狀 和 基 于 啟 發(fā) 式 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 部 署 研 究 現(xiàn) 狀 曰 最 后 袁 探 討 了 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 節(jié) 點 部 署 堯 能 量 預 留 管 理 堯 蟲 害 爆 發(fā) 區(qū) 域 邊 界 定 位 堯 蟲 情 數(shù) 據(jù) 抗 干 擾 傳 輸 等 關 鍵 研 究 問 題 袁 并 對 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 在 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 的 應 用 進 行 了 總 結(jié) 和 展 望 遙 關 鍵 詞 院 農(nóng) 業(yè) 蟲 害 防 治 曰 太 陽 能 殺 蟲 燈 曰 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 曰 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 中 圖 分 類 號 院 S 1 文 獻 標 志 碼 院 A 文 章 編 號 院 2 0 1 9 0 5 S A 0 0 1 李 凱 亮 舒 磊 黃 凱 孫 元 昊 楊 帆 張 宇 霍 志 強 王 彥 飛 王 心 怡 盧 巧 玲 張 亞 成 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 J 智 慧 農(nóng) 業(yè) 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 訂 日 期 院 2019 07 22 基 金 項 目 院 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學 人 才 引 進 科 研 啟 動 經(jīng) 費 淵77H0603 冤 曰 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學 國 際 合 作 培 育 項 目 中 非 合 作 交 流 專 項 淵2018 AF 23 冤 曰 南 京 農(nóng) 業(yè) 大 學 2019 年 國 家 級 大 學 生 創(chuàng) 新 創(chuàng) 業(yè) 訓 練 計 劃 項 目 淵201910307098K 冤 遙 作 者 簡 介 院 李 凱 亮 淵1993 冤 袁 男 袁 學 士 袁 研 究 方 向 院 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 袁 Email 院 kailiang li 遙 通 訊 作 者 院 舒 磊 淵1981 冤 袁 男 袁 博 士 袁 教 授 袁 研 究 方 向 院 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 袁 電 話 院 025 58606641 袁 Email 院 lei shu 遙 doi 院 10 12133 j smartag 2019 1 3 201905 SA001 1 引 言 中 國 是 農(nóng) 業(yè) 大 國 袁 保 障 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 穩(wěn) 定 有 序 地 開 展 是 社 會 安 定 的 基 礎 遙 然 而 袁 受 到 氣 候 變 化 堯 工 業(yè) 活 動 等 因 素 影 響 袁 遷 飛 性 害 蟲 誘 發(fā) 的 農(nóng) 業(yè) 蟲 害 日 益 頻 繁 袁 嚴 重 影 響 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 安 全 遙 昆 蟲 的 遷 飛 是 在 一 定 蟲 態(tài) 袁 周 期 性 堯 長 距 離 堯 有 一 定 方 向 的 飛 行 行 為 袁 也 是 導 致 一 些 地 區(qū) 某 種 蟲 害 突 然 爆 發(fā) 袁 造 成 農(nóng) 作 物 嚴 重 減 產(chǎn) 的 重 要 原 因 遙 遷 飛 性 害 蟲 的 防 治 和 實 現(xiàn) 自 動 化 蟲 情 測 報 對 于 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 安 全 和 蟲 害 防 治 研 究 領 域 至 關 重 要 遙 現(xiàn) 階 段 中 國 農(nóng) 業(yè) 蟲 害 防 治 主 要 采 用 施 用 農(nóng) 藥 的 方 式 袁 但 由 于 長 期 濫 用 農(nóng) 藥 使 得 害 蟲 產(chǎn) 生 抗 藥 性 袁 陷 入 了 野 施 用 農(nóng) 藥 要 要 要 害 蟲 產(chǎn) 生 抗 藥 性 要 要 要智 慧 農(nóng) 業(yè) S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 加 大 施 用 農(nóng) 藥 劑 量 冶 的 惡 性 循 環(huán) 遙 施 用 農(nóng) 藥 的 方 式 不 可 避 免 地 污 染 了 自 然 水 體 堯 土 壤 及 生 態(tài) 環(huán) 境 袁 且 可 能 殘 留 在 農(nóng) 產(chǎn) 品 表 面 袁 危 害 人 們 生 命 安 全 遙 隨 著 人 們 環(huán) 境 保 護 意 識 的 提 高 袁 以 及 對 綠 色 無 公 害 的 農(nóng) 產(chǎn) 品 日 益 增 長 的 需 求 袁 探 索 在 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 過 程 中 綠 色 環(huán) 保 的 蟲 害 防 治 方 式 勢 在 必 行 遙 近 年 來 袁 利 用 太 陽 能 殺 蟲 燈 對 農(nóng) 業(yè) 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 防 治 的 研 究 和 應 用 已 經(jīng) 得 到 世 界 各 國 政 府 農(nóng) 業(yè) 部 門 堯 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 企 業(yè) 和 科 研 機 構(gòu) 的 極 大 關 注 袁 并 給 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 的 防 治 帶 來 了 新 模 式 袁 成 為 了 新 的 研 究 熱 點 遙 例 如 袁 農(nóng) 業(yè) 農(nóng) 村 部 全 國 農(nóng) 作 物 重 大 病 蟲 害 防 治 預 案 淵 農(nóng) 辦 農(nóng) 也2005 頁 11 號 冤 中 明 確 提 出 野 可 選 用 高 壓 汞 燈 堯 頻 振 式 殺 蟲 燈 等 誘 殺 成 蟲 袁 降 低 成 蟲 基 數(shù) 袁 減 輕 幼 蟲 防 治 壓 力 冶 1 遙 農(nóng) 業(yè) 遷 飛 性 害 蟲 遷 飛 飛 行 主 要 發(fā) 生 在 成 熟 期 淵 有 飛 行 能 力 冤 至 生 殖 前 期 淵 交 配 堯 產(chǎn) 卵 冤 袁 這 是 太 陽 能 殺 蟲 燈 開 展 殺 蟲 工 作 的 主 要 時 段 遙 在 此 時 段 前 后 袁 太 陽 能 殺 蟲 燈 使 用 黑 光 燈 吸 引 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 袁 并 在 害 蟲 接 觸 到 金 屬 網(wǎng) 時 釋 放 高 壓 脈 沖 電 流 殺 滅 害 蟲 遙 這 種 新 型 綠 色 農(nóng) 業(yè) 病 蟲 害 防 治 方 式 可 以 有 效 地 降 低 農(nóng) 藥 施 用 率 袁 已 經(jīng) 在 全 國 各 個 地 區(qū) 得 到 了 廣 泛 應 用 袁 如 表 1 所 示 遙 可 以 看 到 袁 自 2005 年 以 來 殺 蟲 燈 在 我 國 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 中 被 廣 泛 應 用 袁 江 西 省 新 余 市 就 部 署 了 2 萬 盞 太 陽 能 殺 蟲 燈 用 于 水 稻 的 趨 光 性 害 蟲 防 治 5 袁 這 進 一 步 給 當 地 帶 來 了 重 大 的 社 會 影 響 遙 隨 著 野 精 準 農(nóng) 業(yè) 冶 和 野 智 能 農(nóng) 業(yè) 冶 的 快 速 發(fā) 展 袁 以 及 農(nóng) 業(yè) 信 息 化 需 求 的 不 斷 增 長 袁 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 淵Wireless Sensor Networks WSN 冤 技 術 已 廣 泛 應 用 于 農(nóng) 情 信 息 采 集 堯 農(nóng) 業(yè) 裝 備 智 能 控 制 等 方 面 13 14 遙 WSN 適 用 于 大 規(guī) 模 部 署 和 區(qū) 域 監(jiān) 測 袁 可 以 很 容 易 地 與 太 陽 能 殺 蟲 燈 淵Solar Insecticidal Lamps 袁 SILs 冤 結(jié) 合 袁 形 成 一 種 新 型 的 農(nóng) 業(yè) 物 聯(lián) 網(wǎng) 要 要 要 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 淵Solar Insecticidal Lamps Internet of Things 院 SIL IoTs 冤 遙 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 節(jié) 點 結(jié) 構(gòu) 圖 如 圖 1 所 示 遙 在 每 個 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 節(jié) 點 中 袁 可 以 集 成 無 線 通 信 模 塊 淵 例 如 袁 ZigBee 冤 通 過 網(wǎng) 絡 及 時 地 向 終 端 用 戶 報 告 所 在 位 置 的 害 蟲 密 度 信 息 遙 白 天 袁 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 節(jié) 點 淵 以 下 簡 稱 野 節(jié) 點 冶 冤 利 用 太 陽 能 電 池 板 收 集 能 量 并 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 存 儲 到 蓄 電 池 中 遙 夜 間 袁 節(jié) 點 開 啟 誘 蟲 燈 吸 引 附 近 的 趨 光 性 害 蟲 并 在 害 蟲 接 觸 金 屬 網(wǎng) 時 釋 放 高 壓 脈 沖 電 流 殺 滅 害 蟲 袁 通 過 統(tǒng) 計 脈 沖 電 流 的 次 數(shù) 可 以 估 算 區(qū) 域 內(nèi) 蟲 口 密 度 遙 除 了 蟲 口 密 度 信 息 外 袁 無 線 通 信 模 塊 還 可 收 集 更 多 信 息 袁 例 如 殺 蟲 燈 節(jié) 點 的 太 陽 能 電 池 板 能 時間 新聞標題 地點 寄主植物 數(shù)量 盞 2005 07 01 萬盞誘蛾燈用燈光誘蛾殺蟲 10 萬多斤 2 四川省射洪縣 柏樹 10000 2009 07 08 千盞殺蟲燈 閃亮新建縣稻田間 3 江西省新建縣 水稻 1000 2010 10 20 千盞太陽能殺蟲燈助巴東橘農(nóng)增收 4 湖北省巴東縣 柑橘 1000 2011 04 20 新余添 2 萬盞太陽能殺蟲燈 5 江西省新余市 水稻等 20000 2011 11 26 政府免費安裝千盞滅蟲燈 6 海南省崖城鎮(zhèn) 瓜菜 1000 2012 05 10 山東東營將安裝一萬盞殺蟲燈 7 山東省東營市 園林等 10000 2013 11 14 千盞太陽能殺蟲燈布下天羅地網(wǎng) 8 四川省高新區(qū) N A 685 2014 08 05 1 65 萬盞殺蟲燈讓 30 萬畝花生告別灌藥歷史 9 山東省鄒城市 花生 韭菜等 16500 2016 07 02 德安縣近千盞太陽能殺蟲燈 上崗 10 江西省德安縣 果園 茶園等 900 2017 11 28 重慶墊江縣上千盞太陽能殺蟲燈投用 幫助農(nóng)民除害蟲 11 重慶市墊江縣 水稻 玉米 柑橘 蔬菜等 1000 2018 05 16 千盞滅蟲燈照亮東鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)生態(tài)路 12 江西省東鄉(xiāng)縣 水稻 水果 1000 表 1 2 0 0 5 2 0 1 8 年 殺 蟲 燈 在 中 國 各 地 應 用 的 部 分 新 聞 報 導 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 況 堯 殺 蟲 燈 的 電 池 剩 余 容 量 等 信 息 遙 通 過 在 現(xiàn) 有 的 太 陽 能 殺 蟲 燈 上 增 加 無 線 通 信 模 塊 袁 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 可 以 提 高 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 防 治 效 果 堯 實 現(xiàn) 農(nóng) 業(yè) 害 蟲 災 害 預 警 和 為 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 區(qū) 域 的 精 確 施 藥 提 供 數(shù) 據(jù) 支 撐 與 決 策 依 據(jù) 遙 本 文 總 結(jié) 了 殺 蟲 燈 應 用 研 究 現(xiàn) 狀 堯 現(xiàn) 有 企 業(yè) 生 產(chǎn) 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 殺 蟲 燈 產(chǎn) 品 特 點 和 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 遙 首 先 分 析 了 現(xiàn) 有 殺 蟲 燈 的 研 究 進 展 和 應 用 特 點 遙 然 后 調(diào) 研 并 分 析 了 現(xiàn) 有 企 業(yè) 生 產(chǎn) 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 殺 蟲 燈 功 能 及 產(chǎn) 品 特 點 袁 總 結(jié) 了 現(xiàn) 有 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 研 究 現(xiàn) 狀 遙 接 著 從 太 陽 能 殺 蟲 燈 的 能 量 采 集 方 式 堯 部 署 特 點 出 發(fā) 袁 結(jié) 合 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 的 研 究 現(xiàn) 狀 袁 綜 合 分 析 了 基 于 太 陽 能 能 量 采 集 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 研 究 現(xiàn) 狀 和 基 于 啟 發(fā) 式 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 部 署 研 究 現(xiàn) 狀 曰 最 后 結(jié) 合 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 現(xiàn) 狀 和 太 陽 能 殺 蟲 燈 的 特 點 袁 提 出 了 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 四 個 關 鍵 研 究 問 題 袁 并 對 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 在 農(nóng) 業(yè) 蟲 害 防 治 領 域 的 未 來 進 行 了 展 望 遙 2 殺 蟲 燈 應 用 研 究 現(xiàn) 狀 目 前 袁 殺 蟲 燈 在 我 國 已 有 較 多 的 應 用 研 究 袁 且 主 要 集 中 在 林 果 堯 水 稻 以 及 蔬 菜 等 經(jīng) 濟 作 物 的 生 產(chǎn) 種 植 中 遙 表 2 中 列 舉 了 殺 蟲 燈 的 研 究 時 段 堯 研 究 地 點 堯 具 體 作 物 和 主 要 害 蟲 等 信 息 袁 給 出 了 殺 蟲 燈 應 用 區(qū) 域 堯 覆 蓋 面 積 堯 部 署 數(shù) 量 堯 功 率 和 節(jié) 點 間 距 等 關 鍵 參 數(shù) 遙 通 過 對 表 2 進 行 分 析 袁 得 到 以 下 結(jié) 果 院 淵1 冤 殺 蟲 燈 在 農(nóng) 林 業(yè) 領 域 中 已 在 不 同 地 域 內(nèi) 廣 泛 應 用 袁 可 適 用 于 多 種 經(jīng) 濟 作 物 生 產(chǎn) 中 趨 光 性 害 蟲 的 防 治 遙 淵2 冤 部 署 標 準 無 據(jù) 可 依 院 現(xiàn) 有 殺 蟲 燈 的 部 署 位 置 主 要 依 靠 工 程 安 裝 人 員 根 據(jù) 部 署 現(xiàn) 場 的 情 況 決 定 淵 例 如 袁 地 形 堯 周 邊 遮 擋 物 等 冤 袁 表 2 的 研 究 中 沒 有 明 確 提 出 節(jié) 點 部 署 方 案 袁 部 署 位 置 和 節(jié) 點 間 距 的 選 擇 相 對 隨 意 袁 具 體 體 現(xiàn) 為 表 2 中 同 種 作 物 不 同 節(jié) 點 間 距 淵 即 覆 蓋 面 積 與 部 署 數(shù) 量 之 比 冤 的 差 異 遙 淵3 冤 缺 乏 工 作 時 段 自 動 調(diào) 整 技 術 院 從 表 2 可 以 看 到 袁 對 于 不 同 經(jīng) 濟 作 物 袁 其 面 臨 的 主 要 趨 光 性 害 蟲 種 類 不 同 曰 對 于 不 同 種 類 的 趨 光 性 害 蟲 袁 其 主 要 活 躍 時 間 淵 月 份 堯 夜 晚 時 段 冤 不 同 遙 因 此 袁 對 于 輪 作 或 間 作 套 種 的 種 植 方 式 袁 需 要 根 據(jù) 種 植 的 作 物 種 類 和 該 時 間 階 段 內(nèi) 的 主 要 害 蟲 種 類 袁 調(diào) 整 殺 蟲 燈 的 工 作 時 間 段 從 而 實 現(xiàn) 較 好 的 殺 蟲 效 果 遙 淵4 冤 殺 蟲 燈 節(jié) 點 間 距 與 無 線 傳 感 器 節(jié) 點 通 信 半 徑 相 近 院 當 殺 蟲 燈 的 部 署 規(guī) 模 較 大 時 袁 例 如 袁 郭 蓉 蓉 17 500 盞 袁 左 彥 軍 19 2000 盞 袁 張 大 為 等 20 100 盞 袁 朱 金 星 27 54 盞 袁 其 節(jié) 點 間 距 基 本 在 70 100m 之 間 袁 與 現(xiàn) 有 大 多 數(shù) 的 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 通 信 半 徑 相 近 遙 3 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 產(chǎn) 品 及 研 究 現(xiàn) 狀 3 1 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 產(chǎn) 品 現(xiàn) 狀 在 日 益 增 長 的 對 綠 色 無 污 染 農(nóng) 產(chǎn) 品 需 求 的 驅(qū) 動 下 袁 部 分 生 產(chǎn) 企 業(yè) 瞄 準 太 陽 能 殺 蟲 燈 的 廣 闊 應 用 市 場 袁 對 原 有 太 陽 能 殺 蟲 燈 進 行 升 級 改 造 袁 使 得 太 陽 能 殺 蟲 燈 可 以 更 有 效 地 開 展 殺 蟲 工 作 遙 例 如 袁 對 太 陽 能 殺 蟲 燈 集 成 了 電 壓 脈 沖 計 數(shù) 模 塊 和 圖 1 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 節(jié) 點 結(jié) 構(gòu) 圖 Fig 1 Structure diagram of a SIL IoTs node 李 凱 亮 等 院 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 1 5智 慧 農(nóng) 業(yè) S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 GSM 通 信 模 塊 來 實 現(xiàn) 蟲 情 信 息 的 自 動 采 集 和 上 報 遙 表 3 列 舉 了 部 分 公 司 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 產(chǎn) 品 及 其 特 點 遙 通 過 對 這 些 企 業(yè) 生 產(chǎn) 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 殺 蟲 燈 進 行 綜 合 對 比 分 析 袁 得 到 以 下 結(jié) 論 院 淵1 冤 已 有 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 都 是 使 用 移 動 蜂 窩 網(wǎng) 絡 淵GSM 網(wǎng) 絡 冤 的 方 式 進 行 數(shù) 據(jù) 傳 輸 袁 暫 未 出 現(xiàn) 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 技 術 淵 例 如 Zigbee 網(wǎng) 絡 冤 的 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 產(chǎn) 品 遙 此 種 方 式 存 在 以 下 問 題 院 使 用 GSM 數(shù) 據(jù) 傳 輸 的 方 式 大 幅 度 地 增 加 了 殺 蟲 燈 節(jié) 點 的 設 備 成 本 和 后 期 維 護 成 本 淵 需 要 一 直 繳 納 GPRS 流 量 費 用 冤 曰 大 規(guī) 模 部 署 的 太 陽 能 殺 蟲 燈 對 其 所 在 區(qū) 域 的 移 動 蜂 窩 網(wǎng) 絡 的 通 信 質(zhì) 量 和 信 號 覆 蓋 要 求 較 高 遙 這 些 問 題 的 存 在 不 利 種植 種類 時間 作者 研究時段 研究 地點 面積 hm 數(shù)量 盞 功率 W 覆蓋面積 hm 節(jié)點間 距 m 寄主 植物 主要害蟲 2001 王賢玉等 15 3 8 月 新疆 伊犁 N A 3 35 4 00 200 園林 尺蠖 夢尼 夜蛾等 2005 葉麗娟 16 4 10月 浙江 建德 78 00 30 N A 2 80 167 桑樹 桑螟 斜紋 夜蛾等 2014 郭蓉蓉 17 N A 陜西 眉縣 N A 500 N A 2 00 80 獼猴 桃樹 金龜子 卷 葉蛾等 2015 張軍靈等 18 5 9 月 陜西 西安 8 00 5 N A 2 00 300 核桃樹 金龜子 云 斑天牛等 2018 左彥軍 19 5 8 月 河南 湯陰 5400 00 2000 35 2 67 100 核桃 蘋果等 梨小食心蟲 金龜子等 林果 2018 張大為等 20 7 8 月 甘肅 天水 6 67 100 15 0 25 50 蘋果 夜蛾科 尺 蛾科等 2005 張?zhí)觳诺?21 4 5 月 19 00 6 00 重慶 墊江 10 00 14 30 2 40 200 水稻 水稻螟蟲 2009 徐萬華等 22 6 9 月 19 00 6 30 安徽 霍邱 108 00 20 35 4 00 180 水稻 稻癭蚊 二 化螟等 2011 汪志偉等 23 N A 貴州 思南 N A 20 15 5 30 230 水稻 白背飛虱 稻 縱卷葉螟等 水稻 2013 何超等 24 5 9 月 19 00 0 00 湖南 益陽 6 00 3 N A 2 00 100 水稻 稻飛虱 1999 凌小明等 25 6 9 月 浙江 余姚 9 80 4 20 3 00 170 棉花與 蔬菜 棉鈴蟲 2004 陳其兵 26 6 7 月 甘肅 武威 20 00 5 N A 4 00 200 甘藍 菜花 西蘭花 金龜子 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 蘿 卜 斜紋夜蛾 蔬菜 2017 祝曉英等 28 6 9 月 上海 浦東 新區(qū) 45 66 15 18 3 00 173 蔬菜 斜紋夜蛾 銀 紋夜蛾等 表 2 林 果 堯 水 稻 堯 蔬 菜 種 植 中 殺 蟲 燈 應 用 研 究 現(xiàn) 狀 Table 2 Applied research status of insecticidal lamps for the cultivation of fruit trees rice and vegetables 1 6Vol 1 No 3 于 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 普 及 遙 淵2 冤 缺 乏 工 作 時 段 自 適 應 調(diào) 整 機 制 院 已 有 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 節(jié) 點 僅 能 通 過 手 機 或 客 戶 端 遠 程 設 定 工 作 時 間 段 袁 此 類 殺 蟲 燈 節(jié) 點 降 低 了 手 動 調(diào) 整 工 作 時 段 的 人 力 成 本 遙 但 在 長 期 惡 劣 天 氣 堯 有 陰 影 長 期 遮 擋 等 無 法 獲 取 足 夠 能 量 來 源 的 情 況 下 袁 或 者 由 于 突 發(fā) 蟲 害 時 較 多 的 能 量 消 耗 袁 殺 蟲 燈 節(jié) 點 將 因 能 量 耗 盡 而 停 止 工 作 袁 無 法 繼 續(xù) 殺 蟲 遙 因 此 袁 殺 蟲 燈 節(jié) 點 需 要 根 據(jù) 所 在 區(qū) 域 蟲 情 密 度 堯 害 蟲 活 動 規(guī) 律 堯 天 氣 情 況 堯 剩 余 能 量 等 數(shù) 據(jù) 袁 基 于 強 化 學 習 等 理 論 進 行 自 我 學 習 袁 智 能 決 策 自 身 最 佳 工 作 時 段 袁 從 而 實 現(xiàn) 野 智 能 化 冶 控 制 遙 淵3 冤 缺 乏 蟲 害 爆 發(fā) 區(qū) 域 定 位 技 術 院 已 有 的 聯(lián) 網(wǎng) 型 太 陽 能 殺 蟲 燈 節(jié) 點 在 蟲 害 爆 發(fā) 時 僅 能 實 現(xiàn) 單 個 節(jié) 點 的 異 常 蟲 情 報 警 袁 這 種 方 式 的 準 確 性 不 如 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 中 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 相 互 協(xié) 同 感 知 的 方 式 袁 且 無 法 通 過 節(jié) 點 間 共 享 蟲 情 數(shù) 據(jù) 以 便 精 確 判 定 蟲 害 爆 發(fā) 區(qū) 域 袁 而 無 法 為 嚴 重 蟲 害 區(qū) 域 的 精 準 施 藥 提 供 參 考 依 據(jù) 遙 3 2 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 是 新 興 事 物 袁 利 用 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 遷 飛 性 趨 光 害 蟲 遷 徙 和 優(yōu) 化 殺 蟲 工 作 也 處 于 初 始 研 究 階 段 遙 目 前 已 有 部 分 研 究 者 基 于 不 同 電 力 供 應 方 式 的 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 開 展 相 關 研 究 工 作 袁 如 表 4 所 示 遙 2013 年 袁 Lam 等 36 描 述 了 使 用 基 于 傳 感 器 網(wǎng) 絡 的 辦 法 監(jiān) 測 褐 飛 虱 在 越 南 湄 公 河 三 角 洲 地 區(qū) 的 遷 徙 袁 將 殺 蟲 燈 和 傳 感 器 網(wǎng) 絡 結(jié) 合 袁 利 用 傳 感 器 網(wǎng) 絡 感 知 并 傳 輸 褐 飛 虱 的 分 布 信 息 遙 2015 年 袁 Qiu 等 37 描 述 了 部 署 在 魚 塘 周 邊 袁 由 不 同 類 型 殺 蟲 燈 組 成 的 一 種 野 星 網(wǎng) 冶 袁 通 過 雷 達 來 定 位 飛 蟲 位 置 袁 并 在 飛 蟲 靠 近 殺 蟲 燈 時 通 過 無 線 控 制 的 方 式 袁 按 照 距 離 遠 近 逐 步 開 啟 殺 蟲 燈 誘 蟲 袁 最 終 在 魚 塘 上 方 進 行 殺 蟲 遙 2016 年 袁 王 圣 楠 等 38 提 到 了 目 前 殺 蟲 燈 在 防 治 農(nóng) 林 害 蟲 的 應 用 中 所 面 臨 的 不 足 袁 并 提 出 把 殺 蟲 燈 技 術 與 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術 相 結(jié) 合 對 于 蟲 害 防 治 非 常 有 利 袁 是 未 來 發(fā) 展 的 方 向 袁 其 中 提 到 野 將 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術 應 用 于 殺 蟲 燈 的 控 制 袁 實 現(xiàn) 殺 蟲 燈 的 啟 閉 適 應 生 態(tài) 植 保 和 農(nóng) 藝 的 需 求 袁 將 是 殺 蟲 燈 發(fā) 展 的 契 機 冶 遙 2017 年 袁 馬 仟 等 39 為 解 決 傳 統(tǒng) 殺 蟲 燈 的 無 人 看 管 模 式 和 低 效 率 的 人 工 維 護 等 問 題 袁 提 出 了 一 種 新 型 的 基 于 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 殺 蟲 燈 軟 硬 件 設 計 袁 提 出 通 過 多 點 配 合 式 的 殺 蟲 公司名稱 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)品型號 聯(lián)網(wǎng)方式 特點 河南云飛科技發(fā)展有限公司 29 智慧物聯(lián)網(wǎng)殺蟲燈 YF WL 40 GSM 光控 GPS定位 防盜警報 浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司 30 聯(lián)網(wǎng)殺蟲燈 TPSC7 1Z N A 光控 時控 定時開啟與關閉 支持手機 APP 遠程控制殺蟲燈 查看設備分布地圖和查看設備 參數(shù) 浙江隆皓農(nóng)林科技有限公司 31 物聯(lián)網(wǎng)太陽能殺蟲燈 N A GSM 光控 時控 GPS 定位 支持手機和電腦遠程查 看設備參數(shù) 短信警報 上海飛欣環(huán)?？萍加邢薰?32 物聯(lián)網(wǎng)太陽能殺蟲燈 FX TD Y WLW GSM 光控 遠程控制 GSM基站定位 防盜警報 異 常預警 河南融科實業(yè)有限公司 33 農(nóng)業(yè)四情監(jiān)測系統(tǒng) 無線蟲情監(jiān)測系統(tǒng) N A GSM 3G 遠程拍照式蟲情測報 昆蟲自動分類計數(shù) 河南賽蘭儀器設備制造有限公司 34 智能物聯(lián)網(wǎng)太陽能殺 蟲燈 N A GSM 支持手機或電腦遠程查看設備參數(shù) GSM 基站定 位 防盜警報 異常預警 常州金禾新能源科技有限公司 35 物聯(lián)網(wǎng)殺蟲燈 N A GSM GPS 定位 支持手機和電腦遠程查看設備參數(shù)和 遠程控制 殺蟲燈故障診斷 防盜警報 表 3 聯(lián) 網(wǎng) 型 殺 蟲 燈 產(chǎn) 品 及 特 點 Table 3 Products and their characteristics of GSM 3G 4G enabled SIL from different companies 李 凱 亮 等 院 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 研 究 現(xiàn) 狀 與 展 望 1 7智 慧 農(nóng) 業(yè) S m a r t A g r i c u l t u r e Vol 1 No 3 模 式 靈 活 控 制 整 個 殺 蟲 系 統(tǒng) 袁 從 而 達 到 最 優(yōu) 的 殺 蟲 效 果 袁 但 具 體 優(yōu) 化 方 案 并 未 展 開 討 論 遙 2018 年 袁 高 磊 40 利 用 GPS 定 位 堯 蟲 口 密 度 等 數(shù) 據(jù) 采 集 模 塊 袁 設 計 了 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 果 園 病 蟲 害 信 息 監(jiān) 測 系 統(tǒng) 袁 提 出 了 一 種 利 用 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 探 測 果 園 害 蟲 分 布 的 方 法 遙 通 過 對 這 些 前 期 相 關 工 作 的 綜 合 分 析 袁 可 以 得 到 以 下 結(jié) 論 院 淵1 冤 殺 蟲 燈 與 物 聯(lián) 網(wǎng) 結(jié) 合 這 個 概 念 是 在 2013 年 提 出 來 的 袁 并 在 2017 年 和 2018 年 有 學 者 嘗 試 了 基 于 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 的 殺 蟲 燈 軟 硬 件 設 計 遙 淵2 冤 已 有 利 用 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 間 的 通 信 功 能 來 協(xié) 調(diào) 控 制 殺 蟲 燈 的 啟 閉 袁 從 而 達 到 不 同 蟲 害 狀 況 下 更 好 的 殺 蟲 效 果 遙 淵3 冤 從 表 4 統(tǒng) 計 結(jié) 果 來 看 袁 除 馬 仟 采 用 太 陽 能 作 為 節(jié) 點 能 量 來 源 外 袁 其 他 學 者 研 究 中 沒 有 明 確 的 野 節(jié) 點 外 界 能 量 來 源 冶 信 息 袁 但 馬 仟 等 人 并 未 研 究 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 節(jié) 點 能 量 優(yōu) 化 管 理 問 題 遙 淵4 冤 現(xiàn) 有 研 究 均 可 獲 取 區(qū) 域 內(nèi) 蟲 害 數(shù) 量 信 息 袁 但 暫 無 利 用 蟲 情 數(shù) 據(jù) 開 展 蟲 害 區(qū) 域 精 確 定 位 的 研 究 袁 也 暫 無 研 究 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 網(wǎng) 絡 協(xié) 同 殺 蟲 方 案 遙 在 此 袁 需 要 特 別 指 出 有 兩 篇 文 獻 41 42 袁 雖 然 他 們 是 研 究 野 基 于 物 聯(lián) 網(wǎng) 技 術 的 農(nóng) 業(yè) 蟲 害 智 能 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 冶 袁 但 是 其 中 使 用 的 不 是 將 殺 蟲 燈 作 為 蟲 害 的 計 數(shù) 模 塊 袁 他 們 使 用 的 是 DATA LYNX 型 昆 蟲 自 動 計 數(shù) 站 袁 其 主 要 的 工 作 方 式 是 院 野 內(nèi) 部 由 昆 蟲 計 數(shù) 傳 感 器 和 數(shù) 據(jù) 采 集 器 組 成 袁 運 用 昆 蟲 激 素 吸 引 相 應 昆 蟲 撞 擊 傳 感 器 袁 形 成 脈 沖 信 號 來 計 數(shù) 冶 遙 因 此 袁 這 兩 篇 文 獻 不 作 為 相 關 工 作 遙 4 基 于 太 陽 能 能 量 采 集 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 的 研 究 現(xiàn) 狀 及 分 析 近 幾 年 袁 出 現(xiàn) 了 很 多 基 于 太 陽 能 能 量 采 集 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 的 研 究 袁 通 過 收 集 這 方 面 的 文 獻 并 進 行 整 理 袁 對 文 獻 中 明 確 給 出 節(jié) 點 部 署 方 式 和 節(jié) 點 部 署 密 度 的 論 文 加 以 分 析 袁 主 要 按 照 研 究 內(nèi) 容 將 整 理 的 論 文 分 為 兩 大 類 院 數(shù) 據(jù) 傳 輸 曰 能 量 管 理 遙 分 別 如 表 5 和 表 6 所 示 遙 在 以 上 兩 個 表 格 中 袁 對 相 關 研 究 論 文 中 的 節(jié) 點 間 距 堯 部 署 方 式 堯 太 陽 能 板 配 有 量 以 及 應 用 場 景 這 四 個 方 面 進 行 了 整 理 袁 通 過 綜 合 分 析 袁 可 以 得 到 以 下 結(jié) 論 院 淵1 冤 除 了 He 等 53 和 Mansourkiaie 等 59 這 兩 個 研 究 工 作 明 確 指 出 了 特 定 的 研 究 領 域 袁 其 他 相 關 研 究 工 作 面 向 的 都 是 普 適 應 用 淵 即 普 遍 適 用 于 多 種 不 同 應 用 場 景 遙 例 如 袁 工 業(yè) 控 制 堯 環(huán) 境 監(jiān) 測 和 醫(yī) 療 監(jiān) 護 等 場 景 冤 袁 無 法 滿 足 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 節(jié) 點 部 署 要 求 袁 例 如 袁 傾 向 于 部 署 在 田 埂 上 以 避 免 占 用 農(nóng) 田 和 降 低 后 期 維 護 成 本 袁 且 傾 向 于 部 署 在 害 蟲 密 集 區(qū) 以 提 高 蟲 害 防 治 效 果 遙 淵2 冤 如 表 5 和 表 6 所 示 袁 這 些 研 究 工 作 主 要 通 過 節(jié) 點 部 署 位 置 堯 通 信 數(shù) 據(jù) 壓 縮 堯 對 節(jié) 點 進 行 睡 眠 調(diào) 度 等 方 式 減 少 網(wǎng) 絡 通 信 的 能 量 消 耗 從 而 延 長 網(wǎng) 絡 生 命 時 間 遙 但 尚 未 出 現(xiàn) 針 對 太 陽 能 殺 蟲 燈 時間 作者 網(wǎng)絡節(jié) 點部署 方式 節(jié)點部 署間距 m 網(wǎng)絡節(jié) 點組網(wǎng) 方式 節(jié)點位 置獲取 方式 節(jié)點外 界能量 來源 節(jié)點能 量優(yōu)化 管理 遠程無 線智能 開關 進行蟲 害數(shù)量 統(tǒng)計 開展蟲 害區(qū)域 定位 提出協(xié) 同殺蟲 方案 2013 Lam等 36 N A N A Mesh網(wǎng)絡 N A N A 無 N A 是 否 無 2015 Qiu等 37 等距部署 80 星形網(wǎng)絡 N A N A 無 是 是 否 無 2016 王圣楠等 38 N A N A N A N A N A 無 是 是 否 無 2017 馬仟等 39 N A N A N A GPS 太陽能 無 是 是 否 無 2018 高磊等 40 N A 30 40 N A GPS N A 無 N A 是 否 無 表 4 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 研 究 現(xiàn) 狀 Table 4 Research status of insecticidal lamps Internet of Things 1 8Vol 1 No 3 物 聯(lián) 網(wǎng) 此 類 特 定 農(nóng) 業(yè) 領 域 內(nèi) 的 應 用 場 景 開 展 能 量 預 留 管 理 的 研 究 遙 例 如 袁 根 據(jù) 作 物 主 要 害 蟲 的 活 動 規(guī) 律 和 未 來 的 能 量 采 集 情 況 進 行 動 態(tài) 能 量 管 理 袁 從 而 延 長 太 陽 能 殺 蟲 燈 物 聯(lián) 網(wǎng) 的 網(wǎng) 絡 生 命 時 間 遙 5 基 于 啟 發(fā) 式 算 法 的 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 部 署 研 究 現(xiàn) 狀 如 何 在 不 同 約 束 條 件 下 優(yōu) 化 傳 感 器 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 對 不 同 目 標 的 部 署 方 案 袁 是 無 線 傳 感 器 網(wǎng) 絡 領 域 的 一 個 關 鍵 和 基 礎 性 的 研 究 課 題 袁 目 前 已 有 較 多 的 研 究 工 作 遙 在 早 期 階 段 袁 研 究 者 通 常 使 用 數(shù) 學 建 模 的 方 式 將 這 類 優(yōu) 化 問 題 淵 例 如 袁 最 大 網(wǎng) 絡 覆 蓋 問 題 冤 轉(zhuǎn) 化 為 單 目 標 或 多 目 標 優(yōu) 化 問 題 袁 然 后 采 用 整 數(shù) 線 性 規(guī) 劃 方 法 來 解 決 遙 這 樣 的 研 究 方 法 在 相 對 簡 單 的 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 部 署 約 束 條 件 下 被 證 明 是 行 之 有 效 的 袁 但 不 適 用 于 更 復 雜 約 束 條 件 的 場 景 遙 時間 作者 研究方向 節(jié)點間距 m 部署方式 太陽能板配有量 應用場景 2007 Noh等 43 數(shù)據(jù)傳輸 14 0 隨機 全部 普適應用 2014 Horng等 44 數(shù)據(jù)傳輸 5 0 網(wǎng)格 全部 普適應用 2017 Muhammad 等 45 數(shù)據(jù)傳輸 5 8 隨機 全部 普適應用 2018 Shafieirad 等 46 數(shù)據(jù)傳輸 22 4 隨機 全部 普適應用 2018 Lu等 47 數(shù)據(jù)傳輸 17 0 隨機 全部 普適應用 2018 Li 等 48 數(shù)據(jù)傳輸 50 0 隨機 全部 普適應用 2018 Tang等 49 數(shù)據(jù)傳輸 9 5 隨機 全部 普適應用 2018 Zhang等 50 數(shù)據(jù)傳輸 20 0 隨機 全部 普