白蟻智能監測系統在父子嶺水庫白蟻防治中的應用

摘 要：白蟻智能監測系統具有實時高效、綠色環保且可持續的特點，已經成為白蟻危害防治工作中的重要措施。介紹了當前白蟻智能監測技術的原理架構和特點，以父子嶺水庫為例，闡述了白蟻智能監測系統的實施工藝和應用效果，并分析了白蟻智能監測系統的發展前景。相關成果可為水利工程白蟻的監測預警和危害防治工作提供借鑒。

關鍵詞：白蟻防治；智能監測；監測預警；水利工程

中圖分類號：TV698.2" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標志碼：A

0 引 言

水利工程白蟻防治是一項重要的工作。白蟻對大堤的危害具有隱蔽性、反復性和長期性[1-2]，極易誘發工程滲漏、管涌、跌窩，甚至垮壩、崩堤等險情[3-4]，是影響水庫大壩、堤防等水利工程安全的重要隱患[5]。近幾十年來，我國水利工程白蟻防治經歷了藥物滅蟻法[6-8]、毒餌誘殺滅蟻[9-10]、“三環節八程序”[11-12]、白蟻綜合治理[13-16]4個階段。白蟻監測是白蟻綜合治理的關鍵環節，是精準高效滅治白蟻的重要前提。吳有民等[17]對白蟻智能監測系統的監測距離和環境耐用范圍進行了測試，結果表明，該系統在監測樁1.5 m范圍內，高濕度、高溫和低溫條件下均可以正常工作，且監測效果可達到95%以上。楊楠等[18]在共青城漿潭聯圩部分堤段開展了白蟻智能監測試驗，應用效果良好。Nanda等[19]利用支持向量分類和人工神經網絡算法構建了一種基于聲溫信號的白蟻識別檢測系統，用以檢測白蟻和估計白蟻數量。此外，一些學者對白蟻智能監測系統進行研發，開發出了基于“電磁感應非環路通斷”技術[20]、Zigbee[21]、GIS[22]和Boruta包[23]的白蟻智能監測系統。該系統雖然在監測試驗和軟件開發上有較好的表現，但易受極端天氣的影響，且在應用上還處于起步階段，亟需在實際工程應用中檢測其效果。

1 白蟻智能監測系統

目前，白蟻智能監測系統主要采用傳感器、無線通信技術和數據處理算法等技術手段。其中，傳感器可以安裝在水利工程中白蟻可能出現的通道上，用于感知白蟻的活動情況；無線通信技術可以將傳感器采集到的數據傳輸到云端服務器進行處理和分析；數據處理算法則可以根據實時監測結果生成預警信息，提醒用戶采取相應的防治措施。智能傳感器主要有兩種傳感方法：一種是利用白蟻取食餌料的習性，在餌料內設置電路，若電路遭到破壞則表明有白蟻；另一種則是監測空氣中二氧化碳體積分數的變化，若二氧化碳體積分數增加，則說明附近有白蟻[24]。

白蟻智能監測系統的原理是選擇白蟻喜食的食物及“滅殺餌劑”作為誘餌，將其埋入地下，一旦白蟻取食，即可通過交哺行為的傳播達到殺滅整巢白蟻的目的。白蟻智能監測系統主要包括具有強引誘效果的中空木棒和放置在中空處的“滅殺餌劑”，將二者組合的餌劑棒固定在監測誘殺裝置內，按要求安裝在水利堤壩的需保護區域。隨著物聯網技術的發展，工作人員可利用移動監測設備實時查看各個監測點的白蟻活動情況，根據不同情況采取具體的白蟻防治措施。

白蟻智能監測系統的架構主要由前端誘集監測部分、中間傳輸存儲部分和中心處理警示部分組成，具體架構見圖1。

（1）前端誘集監測部分。一般設置在白蟻危害區域，包括誘集檢測單元和監測單元。前者主要利用誘餌引誘白蟻，并監測集群白蟻的干擾信號；后者主要對該信號進行傳輸和處理。

（2）中間傳輸存儲部分。主要用來連接前端誘集監測部分和中心處理警示部分，負責傳輸實地監測的干擾信號，并保存和備份相關的信號數據。

（3）中心處理警示部分。此部分是整個智能監測的終端系統，負責接收和轉換干擾信號，及時預警集群白蟻的動態，提前采取相應防治措施。

圖2為白蟻智能監測系統組成。為應對雷暴雨天氣的影響，本次使用的白蟻智能監測系統在原有智能監測系統的基礎上引入了防雷設備。同時，蓄電池和太陽能電池板極大地增強了電池續航能力，提高了監測系統的持久性。另外，系統采用電磁感應非環路通斷技術和遙感GPS定位技術，不僅具備良好的防水性（IP68等級）和抗干擾性，還可以在后臺衛星圖上定位，自動監測，提供精確完整、實時的蟻情數據，在實際工程項目應用中具有良好的發展前景。

2 實際應用

父子嶺水庫位于湖北省黃岡市浠水縣，是一座以灌溉為主的小（1）型水庫。總庫容291.34萬m3，設計灌溉面積6 700畝。在湖北省2022年小型水庫安全監測能力提升試點項目的指導下，針對白蟻智能監測系統在白蟻危害監測和防治安全的應用開展相應的研究。

2.1 實施工藝

白蟻智能檢測系統的實施主要包括監測點的布局設計、誘集檢測單元的安裝布置以及移動終端的連接等。監測點主要設置在水庫大壩坡面以及蟻源區等易出現白蟻的地方。誘集檢測單元包括誘集監測管和誘集檢測件：①誘集監測管由監測管外層、內層和頂蓋組成，其中外層使用誘集物引誘白蟻，內層和頂蓋使用餌劑誘殺白蟻，并搭配誘集監測件進行監測。4%克蟻星粉劑和0.03%克蟻星毒餌按1∶1.5～1∶3.3的比例配制餌劑藥物，兩者有效成分均為伊維菌素。②誘集檢測件由檢測棒和檢測儀組成，前者可引誘白蟻并通過導電粉末材料層產生異動電信號，后者可將異動電信號傳輸給監測單元。工作人員在移動終端的幫助下，可以實時查看各個監測單元傳來的信息，判斷白蟻活動情況。

圖3為誘集監測管示意圖。外殼以圓筒狀為主，管壁一般設有取食孔，便于管內檢測棒（或餌劑）發揮效用以及工作人員的日常檢查。不同的監測管產品主要在外殼容積和取食孔形狀上有所差異，本項目監測管尺寸為130 mm×180 mm，外形圓筒型，底部為圓錐形。當工作人員日常檢查發現白蟻時，可直接在內層放入餌劑，避免操作監測管外層而驚擾白蟻的行為，從而使白蟻餌劑更好地發揮傳播和滅殺功能。

2.2 應用效果

為了探究白蟻智能監測系統的實際應用效果，父子嶺水庫管理單位在水庫大壩背水面、迎水面等常見白蟻活動區域安裝了相應的白蟻誘集監測裝置，共設置100個監測點，具體布置如圖4所示（見圖4中紅點）。在每個監測點位置，需開挖深25 cm、寬20 cm的凹槽，布設監測管。監測管一般平行于壩軸線布設，間距設為5～10 m，需布置2排以上時，采用梅花型布置。

2023年6月，白蟻智能監測系統投入運行，開始進行白蟻實時監測，每周上傳一次數據供相關人員分析。除去誤報漏報情況，系統已接收水庫監測裝置上報數據69個，監測準確率達90%以上。如白蟻智能監測系統于2023年7月27日在1#-4#監測裝置附近發現白蟻信號，現場勘測發現內部有被白蟻啃食痕跡，且有大量白蟻活動跡象。工作人員迅速采取相應措施，進行滅蟻防治處理，預防了白蟻入侵。另外，監測裝置運行1個月實際耗電量在10%以內，具備良好的續航能力。可見，該系統作為白蟻智能監測數據管理平臺的主要感知手段，能為及時監測和防治白蟻提供有力保障。

相比傳統白蟻餌站等防治系統，白蟻智能監測系統大大減少了人工成本，提高了白蟻監測效率，具有實時監測、耗費人力少和滅蟻效率高的特點。在出現集群白蟻后，該系統監測裝置可監測白蟻異動電信號，經傳輸器將監測數據發送至平臺進行報警，相關人員可以及時采取防治措施，避免錯過投放餌劑的最佳時間，從而更快速地滅殺白蟻，提高白蟻防治效率。

與傳統的人工監測方法相比，白蟻智能監測應用具有以下幾個優勢。

（1）實時性強。通過傳感器采集數據可以實現實時監測，及時發現白蟻的活動情況，達到精準監測、高效環保的目的，切實提高水利工程的安全監測能力。

（2）自動化程度高。整個監測過程不需要人工干預，減少了人力成本和時間消耗，提高了水利工程的運行管理水平。

（3）可擴展性強。可以根據實際需求增加或減少傳感器數量和位置，靈活適應不同的監測場景，達到全方位、全覆蓋監測。

（4）數據分析能力強。通過對大量數據的分析和挖掘，可以發現潛在的白蟻活動規律和趨勢，為防治工作提供科學依據。

3 結束語與展望

白蟻危害的隱蔽性、反復性和長期性導致水利工程白蟻防治任務障礙重重。白蟻防治將從以化學防治和人工監測為主的傳統模式逐漸向白蟻綜合治理模式轉變。白蟻智能監測控制技術具有實時高效、綠色環保的特點，可以綜合物理化學防治、生物防治等多種方法，結合具體場景和白蟻種類等，有針對性地配合使用，更有效地控制白蟻危害。未來，隨著物聯網技術的不斷發展和完善，白蟻智能監測系統將會有更廣闊的應用前景。具體來說，可以從以下幾個方面進行展望：

（1）數據共享平臺建設。通過建立統一的數據共享平臺，將不同地區的白蟻監測數據整合起來，形成全面的白蟻分布圖譜，為科學研究和政策制定提供支持。

（2）人工智能技術應用。結合人工智能技術，實現更加精準的白蟻識別和分類，提高監測效率和準確性。

（3）移動端應用開發。隨著智能手機和平板電腦的普及，可以開發出專門的移動端應用程序，方便用戶隨時隨地進行監測和管理。

（4）多層次防護體系構建。除了針對建筑物本身的防治措施外，還可以從生態平衡、環境治理等多個層面入手，構建起多層次的防護體系。

（5）結合“數字孿生”技術，構建白蟻防治運行管理平臺，依靠一張底圖，擴展一個平臺，積累一庫數據，更加規范地開展防治工作。

參考文獻：

[1]黃求應. 黑翅土白蟻覓食行為學基礎及誘殺系統的研究[D].武漢：華中農業大學，2006.

[2]張峰，胡偉，陳龍佳. 湖北水利工程白蟻防治施工定額編制及應用[J]. 中國水利，2023（6）：44-46.

[3]王建漳，李華，鄭斌，等. 白蟻防治新技術在漳河水庫的應用與推廣[J]. 華中昆蟲研究，2012（1）：264-267.

[4]李紅，胡一波，曾山. 土棲白蟻對湖北省漳河四干渠渠堤的危害及防治技術[J]. 水利建設與管理，2015，35（1）：62-63，25.

[5]黃姍姍. 堤壩白蟻危害成因及防治技術研究[J]. 安徽農學通報，2021，27（5）：100-102.

[6]易建州，王永安，劉德昌，等. 堤壩白蟻危害自動監測技術及應用[J]. 江西水利科技，2021，47（6）：454-458.

[7] 易建州，王永安，劉德昌，等. 堤壩白蟻危害自動監測技術及應用[J]. 江西水利科技，2021，47（6）：454-458.

[8]陳海江，方敏，莫建初. 國內白蟻監測控制裝置研究進展[J]. 河南科技學院學報（自然科學版），2016，44（2）：36-39.

[9]孫鵬東. 高等白蟻品級分化及巢友識別機制研究[D]. 武漢：華中農業大學，2019.

[10]林雁. 我國白蟻防治的研究進展[J]. 中華衛生殺蟲藥械，2015，21（6）：537-544.

[11]楊紫禾. 水利工程白蟻防治技術與管理[J]. 中國高新科技，2022（23）：107-108.

[12]趙川，肖翔，羅思敏. 白蟻監測誘殺IPM技術在魯班水庫中的應用研究[J]. 水利建設與管理，2022，42（10）：70-74.

[13]黃姍姍. 水庫大壩白蟻區域性綜合治理研究[J]. 安徽農學通報，2021，27（11）：122-124.

[14]李為眾，熊強，劉超華，等. 我國白蟻監測控制技術的現狀與展望[J]. 中華衛生殺蟲藥械，2015，21（5）：520-522.

[15]劉向陽. 堤壩白蟻監測控制技術應用效果分析[J]. 江淮水利科技，2015（3）：20-21.

[16]林冬春，夏誠，朱靜琪，等. 智慧型白蟻監測系統的應用效果分析[J]. 湖北植保，2020（6）：36-39.

[17] 吳有民，張競競，李杭天，等. 智能白蟻監測系統的應用分析[J]. 中華衛生殺蟲藥械，2020，26（1）：76-78.

[18]楊楠，謝雅村，張敏. 遠程實時白蟻監測系統在堤壩的推廣應用研究[J]. 江西水利科技，2023，49（1）：57-59，78.

[19]NANDA M A，SEMINAR K B，NANDIKA D，et al. Development of Termite Detection System Based on Acoustic and Temperature Signals[J]. Measurement，2019，147：106902.

[20]沈俊峰，姚靜. 基于“電磁感應非環路通斷”（DEMINL）技術的水利水電工程白蟻實時自動化監測預警系統研發[C]//中國水利學會.中國水利學會2018學術年會論文集第五分冊.北京：中國水利水電出版社，2018：117-123.

[21]孔令魁. 基于ZigBee的智能白蟻監測餌站系統[J]. 電子技術與軟件工程，2017（1）：99.

[22]李為眾，熊強，劉超華，等. 地理信息系統在白蟻綜合治理中的應用與展望[J]. 華中昆蟲研究，2014，10（1）：137-141.

[23] NANDA M A，SEMINAR K B，MADDU A，et al. Identifying Relevant Features of Termite Signals Applied in Termite Detection System[J]. Ecological Informatics，2021，64：101391.

[24]黃院生，黃若迪. 水利工程白蟻遠程實時監測預警與防治技術[J]. 中國水利，2023（12）：49-52.

Application of Intelligent Termite Monitoring System in Termite Control

of Fuziling Reservoir

ZHANG Xu1，ZHANG Feng1，JIANG Lai2，LIU Luguang2，CHEN Longjia1

（1.Key Laboratory of Termite Control of Ministry of Water Resources，Dam Safety Monitoring and Termite Control Center of Hubei Provincial Department of Water Resources，Wuhan 430064，China；2. Hubei Water Resources and Hydropower Science and Technology Promotion Center，Hubei Water Resources Research Institute，Wuhan 430070，China）

Abstract：Intelligent termite monitoring system has gradually become an important tool in termite hazard control with its real-time efficiency，green and sustainable characteristics. This paper introduces the principle architecture and characteristics of intelligent termite monitoring system，illustrates the implementation process and application effect of intelligent termite monitoring system with the Fuziling Reservoir as an example. In addition，it analyzes the development prospects of intelligent termite monitoring system. Relevant results can serve as a reference for the monitoring，early warning，prevention and control of termite hazard in water conservancy projects.

Key words：termite control；intelligent monitoring；monitoring and early warning；Fuziling reservoir