一种基于声音实时响应的害虫诱杀系统及方法与流程

本发明涉及农业害虫防治，特别是一种基于声音实时响应的害虫诱杀系统及方法。

背景技术：

1、在现代农业生产中，持续有效的害虫管理构成了一个复杂的挑战。传统的害虫控制主要依赖化学农药，该方法虽然能快速降低害虫数量，但对环境造成显著负面影响，如生态系统污染和对非目标物种的威胁，而且还可能导致水体和土壤的长期污染。此外，频繁使用化学物质可能导致害虫对农药的抗性增强，进而降低防治效果。

2、物理控制方法，如声音干扰系统提供了更环保的选择，但这些方法的效果有限，尤其是以声音干扰为主要技术的昆虫诱骗系统。发明专利cn114304131a公开了一种昆虫声波欺骗系统，通过在大田中持续播放干扰的声音，打断害虫的求偶信号，能够对害虫的交配与繁殖过程进行干扰，抑制害虫种群的扩大，以达到绿色防治的目的，但该技术大部分时间播放的声音都没有被目标害虫接收，从而造成效率低下的情况，此外，这种无目的的持续播放对田间的其他生物也造成了噪声干扰，可能对生态平衡产生不利影响。

3、因此，开发一种能够精确识别多种害虫声音信号并迅速产生高度个体化的实时声音响应的新型诱杀系统有极其重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种诱捕和杀灭效率高、诱捕和杀灭精准度高、能耗低、环境污染低的基于声音实时响应的害虫诱杀系统及方法。

2、实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于声音实时响应的害虫诱杀系统，包括信号采集模块、系统控制模块、网络通讯模块、反馈信号输出模块和杀虫模块；

3、所述信号采集模块，用于捕捉害虫求偶发出的声音振动，并转换成数字信号；

4、所述系统控制模块，用于处理信号采集模块捕捉的信号，执行声纹识别算法以识别害虫的声音模式，生成相应的数字诱骗信号；

5、所述网络通讯模块，用于将处理后的数据传输至异地上位机，并接收来自异地上位机的指令，实现远程监控和调控；

6、所述反馈信号输出模块，用于将系统控制模块生成的数字诱骗信号转换成模拟声音信号或振动进行输出，实施对害虫的诱骗；

7、所述杀虫模块，用于捕捉和击杀被诱骗声音或振动吸引的害虫。

8、进一步地，所述信号采集模块，采用激光测振仪来捕捉由害虫求偶活动引起的振动和声音，监测害虫的动态，为后续处理提供原始数据。

9、进一步地，所述系统控制模块，包括fpga芯片、ram存储器、arm微控制器和sd卡；

10、所述ppga芯片连接ram存储器，用于处理从激光测振仪收集的信号，包括信号的滤波和时频分析，执行声纹识别算法以识别特定害虫的声音模式；

11、所述arm微控制器连接sd卡，从sd卡中读取对应害虫的响应信号，通过反馈信号输出模块进行输出。

12、进一步地，所述系统控制模块还用于对整个系统进行工作控制和接口通信控制，并对系统识别到的害虫种类和数量数据进行记录和上传。

13、进一步地，所述网络通讯模块，包括网络控制芯片和异地上位机；所述网络控制芯片将处理后的数据传输至异地上位机，网络控制芯片接收来自异地上位机的指令，实现远程监控和调控。

14、进一步地，所述网络控制芯片支持wifi、4g/5g网络协议。

15、进一步地，所述反馈信号输出模块，包括vs1003电路模块和扬声器；所述vs1003电路模块用于将系统控制模块处理后的数字诱骗信号转换成模拟声音信号或振动，控制声音或振动的频率、强度和持续时间，以最优方式影响害虫行为；所述扬声器用于输出模拟声音信号或振动。

16、进一步地，所述杀虫模块，包括杀虫电网和粘虫板；所述杀虫电网通过连接的电源提供足够的电压击杀到达的害虫；所述粘虫板用于捕捉被声音或振动吸引的害虫。

17、一种基于声音实时响应的害虫诱杀方法，该方法基于所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，具体包括以下步骤：

18、步骤1、信号采集模块捕捉害虫求偶发出的声音振动，并转换成数字信号；

19、步骤2、系统控制模块处理信号采集模块捕捉的信号，执行声纹识别算法以识别害虫的声音模式，生成相应的数字诱骗信号；

20、步骤3、网络通讯模块将处理后的数据传输至异地上位机，并接收来自异地上位机的指令，实现远程监控和调控；

21、步骤4、反馈信号输出模块将系统控制模块生成的数字诱骗信号，转换成模拟声音信号或振动进行输出，实施对害虫的诱骗；

22、步骤5、杀虫模块捕捉和击杀被诱骗声音或振动吸引的害虫。

23、进一步地，步骤2中的声纹识别算法，包括声纹特征提取和模型训练；

24、通过声音信号处理技术进行声纹特征提取，基于mfcc、plp或者lpc方法，从原始音频中提取特征向量，特征向量是对应不同声纹的唯一特征；

25、特征向量随后被输入到声纹识别模型中进行训练和学习，以识别害虫的声音模式。

26、本发明与现有技术相比，其显著优势在于：

27、(1)通过采用激光测振仪和高级声纹识别算法，能够实时精准地捕捉和识别特定害虫的声音，针对性地发出反馈信号，响应时间在毫秒级，确保即时干预害虫行为，从而提高了害虫诱捕率，提高了害虫控制的效率；

28、(2)通过电击和粘虫板直接消除害虫，避免了化学农药的使用，减少了对环境的污染和对非目标生物的潜在威胁，帮助农业生产朝着更加绿色可持续的方向发展；

29、(3)通过集成先进的fpga和arm处理技术，实现了高效的数据处理和复杂的算法执行，使得设备运行更稳定，响应更快速，提高了害虫控制的精度，降低了操作和维护的复杂性，降低了能耗，提高了产率，节省了能量和原材料成本。

技术特征：

1.一种基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，包括信号采集模块、系统控制模块、网络通讯模块、反馈信号输出模块和杀虫模块；

2.根据权利要求1所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述信号采集模块，采用激光测振仪来捕捉由害虫求偶活动引起的振动和声音，监测害虫的动态，为后续处理提供原始数据。

3.根据权利要求2所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述系统控制模块，包括fpga芯片、ram存储器、arm微控制器和sd卡；

4.根据权利要求3所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述系统控制模块还用于对整个系统进行工作控制和接口通信控制，并对系统识别到的害虫种类和数量数据进行记录和上传。

5.根据权利要求1所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述网络通讯模块，包括网络控制芯片和异地上位机；所述网络控制芯片将处理后的数据传输至异地上位机，网络控制芯片接收来自异地上位机的指令，实现远程监控和调控。

6.根据权利要求5所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述网络控制芯片支持wifi、4g/5g网络协议。

7.根据权利要求1所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述反馈信号输出模块，包括vs1003电路模块和扬声器；所述vs1003电路模块用于将系统控制模块处理后的数字诱骗信号转换成模拟声音信号或振动，控制声音或振动的频率、强度和持续时间，以最优方式影响害虫行为；所述扬声器用于输出模拟声音信号或振动。

8.根据权利要求1所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，其特征在于，所述杀虫模块，包括杀虫电网和粘虫板；所述杀虫电网通过连接的电源提供足够的电压击杀到达的害虫；所述粘虫板用于捕捉被声音或振动吸引的害虫。

9.一种基于声音实时响应的害虫诱杀方法，其特征在于，该方法基于权利要求1～8任一项所述的基于声音实时响应的害虫诱杀系统，具体包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的基于声音实时响应的害虫诱杀方法，其特征在于，步骤2中的声纹识别算法，包括声纹特征提取和模型训练；

技术总结本发明公开了一种基于声音实时响应的害虫诱杀系统及方法，包括信号采集模块、系统控制模块、网络通讯模块、反馈信号输出模块和杀虫模块；信号采集模块捕捉由害虫求偶活动引起的微小振动和声音；系统控制模块快速处理信号采集模块捕捉的信号，精确识别特定害虫的声音模式，生成相应的数字诱骗信号；网络通讯模块将处理后的数据传输至异地上位机，并接收来自异地上位机的指令，实现远程监控和调控；反馈信号输出模块将系统控制模块生成的数字诱骗信号转换成模拟声音信号或振动进行输出，实施对害虫的诱骗；杀虫模块捕捉和击杀被诱骗声音或振动吸引的害虫。本发明具有响应速度快、害虫诱杀效率高、精准度高、能耗低、污染低、绿色可持续性强、操作和维护简单的优点。技术研发人员：郭晓萌,邱爽,陈小电,徐超,陈宏州,杨红福受保护的技术使用者：江苏丘陵地区镇江农业科学研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/2