無線傳感器網絡技術成功應用于糧倉害蟲防治中

根據聯合國糧農組織調查，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、物力和技術跟不上，損失可能會達到20%～30%，如何早期發現、準確定位糧倉害蟲已成為安全儲糧工作的重要內容。

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出的聲音（進食、爬行、交配、告警訊號等），可掌握糧倉害蟲種類、害蟲數量、害蟲發育階段、對糧食危害程度等信息，為糧倉害蟲早期發現、定位和防治等工作提供科學依據。這種利用害蟲的聲音檢測害蟲的技術稱為儲糧害蟲聲檢測技術，該技術起源于20世紀20年代～30年代，20世紀80年代～90年代對該技術的研究比較活躍，研究人員設計出了一些儲糧害蟲聲檢測系統并應用于一些小型糧倉中。進入21世紀以來，隨著我國糧食生產的逐年豐收，糧倉規模日益擴大，糧食流通日益頻繁，研究人員對儲糧害蟲聲檢測技術理論研究日益深入，20世紀80年代～90年代設計的儲糧害蟲聲檢測系統已經不能滿足糧倉害蟲防治的需要，主要表現為現有系統存在擴展性差、智能化程度不高、性價比較低、靈活性不強、數據傳輸能力較弱等問題。

為了解決這些問題，結合嵌入式系統、計算機、無線通訊、數字信號處理等領域的最新研究成果，浙江大學生物系統工程與食品科學學院韓安太老師和所在課題組對現有糧倉環境噪聲、糧倉規模、儲糧害蟲特性等方面進行分析并對比了多種設計方案的優缺點，在此基礎上，利用無線傳感器網絡和壓縮感知技術，提出、設計了一種遠程、實時、網絡化、分布式的處理害蟲聲信號檢測系統，并將其應用于采集稻谷糧倉內赤擬谷盜成蟲的爬行聲。試驗結果表明：系統設計方案合理可行，可同時對20個不同位置害蟲發出的聲音信號進行檢測并將數據無線傳輸到遠程計算機。

該研究利用改進設計的害蟲聲信號采集傳感器實現微弱的糧倉害蟲聲音信號的數字采集、噪聲抑制等，使用壓縮感知等先進的數字信號處理方法來對高頻、寬頻的糧倉害蟲聲音信號進行壓縮、處理，使用低成本、高性能的2.4G無線傳感器網絡來實現聲音信號的遠程、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的性能、降低了成本，促進了儲糧害蟲聲檢測技術在實際糧倉中的應用，為有針對性的害蟲防治提供了依據，達到了科學保糧的目的。同時，該研究首次將無線傳感器網絡、壓縮感知等技術應用于糧倉害蟲防治領域，研究成果和研究方法對促進無線多媒體傳感器網絡在數字農業中的應用有一定幫助。

此研究報告刊登于《農業工程學報》2010年第6期，題為“基于無線傳感器網絡的糧蟲聲信號采集系統設計”，第一作者為浙江大學生物系統工程與食品科學學院韓安太副教授。該研究為“863”計劃和國家科技支持計劃資助項目。