根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織調(diào)查,世界收獲后糧食每年遭受糧倉害蟲危害所造成的損失約為5%,如果人力、物力和技術(shù)跟不上,損失可能會達(dá)到20%~30%,如何早期發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確定位糧倉害蟲已成為安全儲糧工作的重要內(nèi)容。
利用一定的聲音信號采集儀器記錄、分析害蟲在糧倉中活動時發(fā)出的聲音(進(jìn)食、爬行、交配、告警訊號等),可掌握糧倉害蟲種類、害蟲數(shù)量、害蟲發(fā)育階段、對糧食危害程度等信息,為糧倉害蟲早期發(fā)現(xiàn)、定位和防治等工作提供科學(xué)依據(jù)。這種利用害蟲的聲音檢測害蟲的技術(shù)稱為儲糧害蟲聲檢測技術(shù),該技術(shù)起源于20世紀(jì)20年代~30年代,20世紀(jì)80年代~90年代對該技術(shù)的研究比較活躍,研究人員設(shè)計出了一些儲糧害蟲聲檢測系統(tǒng)并應(yīng)用于一些小型糧倉中。進(jìn)入21世紀(jì)以來,隨著我國糧食生產(chǎn)的逐年豐收,糧倉規(guī)模日益擴(kuò)大,糧食流通日益頻繁,研究人員對儲糧害蟲聲檢測技術(shù)理論研究日益深入,20世紀(jì)80年代~90年代設(shè)計的儲糧害蟲聲檢測系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足糧倉害蟲防治的需要,主要表現(xiàn)為現(xiàn)有系統(tǒng)存在擴(kuò)展性差、智能化程度不高、性價比較低、靈活性不強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸能力較弱等問題。
為了解決這些問題,結(jié)合嵌入式系統(tǒng)、計算機(jī)、無線通訊、數(shù)字信號處理等領(lǐng)域的最新研究成果,浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院韓安太老師和所在課題組對現(xiàn)有糧倉環(huán)境噪聲、糧倉規(guī)模、儲糧害蟲特性等方面進(jìn)行分析并對比了多種設(shè)計方案的優(yōu)缺點,在此基礎(chǔ)上,利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和壓縮感知技術(shù),提出、設(shè)計了一種遠(yuǎn)程、實時、網(wǎng)絡(luò)化、分布式的處理害蟲聲信號檢測系統(tǒng),并將其應(yīng)用于采集稻谷糧倉內(nèi)赤擬谷盜成蟲的爬行聲。試驗結(jié)果表明:系統(tǒng)設(shè)計方案合理可行,可同時對20個不同位置害蟲發(fā)出的聲音信號進(jìn)行檢測并將數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計算機(jī)。
該研究利用改進(jìn)設(shè)計的害蟲聲信號采集傳感器實現(xiàn)微弱的糧倉害蟲聲音信號的數(shù)字采集、噪聲抑制等,使用壓縮感知等先進(jìn)的數(shù)字信號處理方法來對高頻、寬頻的糧倉害蟲聲音信號進(jìn)行壓縮、處理,使用低成本、高性能的2.4G無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)聲音信號的遠(yuǎn)程、實時、可靠傳輸,所有這些措施提高了整個儲糧害蟲聲檢測系統(tǒng)的性能、降低了成本,促進(jìn)了儲糧害蟲聲檢測技術(shù)在實際糧倉中的應(yīng)用,為有針對性的害蟲防治提供了依據(jù),達(dá)到了科學(xué)保糧的目的。同時,該研究首次將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、壓縮感知等技術(shù)應(yīng)用于糧倉害蟲防治領(lǐng)域,研究成果和研究方法對促進(jìn)無線多媒體傳感器網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用有一定幫助。
此研究報告刊登于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報》2010年第6期,題為“基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的糧蟲聲信號采集系統(tǒng)設(shè)計”,第一作者為浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院韓安太副教授。該研究為“863”計劃和國家科技支持計劃資助項目。