虫口的自动监测的制作方法
【专利说明】虫口的自动监测
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2010年10月17日提交的美国临时申请N0.61/393，919的优先权，该申请的全部公开内容通过参引的方式并入本文。
[0003]政府权益
[0004]本发明的形成过程中的部分工作得到了根据SCR1-103480拨款的来自美国国立食品与农业研究院的政府资金支持；美国政府可以具有本发明的某些权益。
技术领域
[0005]本公开总的涉及病虫害综合治理(IPM)系统，并且更具体地，本公开涉及用于虫口的自动监测的无线传感器网络。
【背景技术】
[0006]在政府机构、研究院、工业、种植户者组织以及公众中存在这样的共识，即:应当减少广效性杀虫剂的定期施用，因为这些杀虫剂导致大量经济、环境和社会问题(例如，杀虫剂的过度使用、抗杀虫剂性、带给天敌的毒性、工人的安全性、残留在食物上等等)。发展基于生态无害技术的IPM项目提供了满足该需要以及其他需要的独特机会。
[0007]监测虫口是生态无害的IPM项目的重要组成部分。例如，如果种植户低估了虫口在处理阈值以下，那么种植户可能不施用杀虫剂，即使存在足够多的昆虫以导致严重的果实损坏。另一方面，如果当虫口实际在处理阈值以下时种植户高估了虫口在该处理阈值以上，那么种植户可能因为施用不必要的杀虫剂而浪费钱和资源。
[0008]在树木果实行业中，对经济具有最大影响的昆虫是蛾类，包括但不限于:苹果蠹蛾(苹果小卷蛾)、东方果蛾(梨小食心虫)、以及卷叶蛾(果树黄卷蛾、玫瑰色卷蛾)。在存储产品行业中，蛾类和甲虫是两种主要的害虫，包括但不限于:印度谷螟(印度谷蛾)、地中海粉蛾(条斑螟蛾)、烟草甲虫(烟蠹虫)、以及小园皮蠹(花斑皮蠹)。对于这些昆虫中的每一种，已经研发了基于每个种类的雌性吸引雄性进行交配所使用的特异性信息素的人造饵。在最近的三十至四十年间，在信息素饵诱捕器中捕获雄蛾已是用来控制虫口并告知害虫治理决定(例如，何时开始杀虫剂处理，在何处施用杀虫剂和施用多少杀虫剂，等等)的最主要的手段。这种技术已经导致了杀虫剂施用数量的较大的减少，如在以下文献中所描述的:M.G.Solomon的“病虫害综合治理(1987) ” ;0.B.Kovanci等人的“用于北卡州苹果园中的东方果蛾(鳞翅类:卷蛾科)的治理的杀虫剂与交配干扰的对照”，见J.Econ.Entomology1248-58 (2005年)；D.Thomson等人的“实施华盛顿和英属哥伦比亚省的果园中的苹果蠹蛾的交配干扰的十年:正确开始、成功治理”，见10BC WPRS公报，23-30 (2001年)；T.Always的“苹果蠹蛾交配干扰和在太平洋西北部建立基于信息素的苹果蠹蛾治理地”，华盛顿州立大学(1998年)；L.J.Gut等人的“在华盛顿苹果园中的基于信息素的苹果蠹蛾(鳞翅类:卷蛾科)治理”，J.Agric.Entomology 387-405 (1998 年)；以及 L.H.Blommers 的“欧洲苹果园中的病虫害综合治理”，39 Ann.Rev.Entomology 213-41 (1994年)，这些文献的全部公开内容通过参弓I的方式被各自并入本文。
[0009]尽管存在潜在的优点，但与管理信息素诱捕器相关联的劳动密集活动成为阻碍其广泛应用的关键因素。一般建议，对于树木果实害虫，以每公顷一个诱捕器的密度(即，大约100m的间隔)来分布信息素诱捕器，而对于存储产品害虫，以每100m2—个诱捕器的密度(即，大约10m的间隔)来分布信息素诱捕器。在边界和其他容易受到新的害虫迀移影响的区域周围通常需要附加的诱捕器。当前，信息素诱捕器需要被定期地检查一一通常为每周1至5次，这取决于季节的时间和害虫的种类。诱捕器检查一般包括:(1)定位各个诱捕器；
(2)对捕获在每个诱捕器中的目标害虫的数量进行手工计数以及在纸张上记下该数量；以及(3)替换每个诱捕器中的粘性的底部，因为昆虫和其他的碎肩盖在粘性的底部上。这样，与信息素诱捕器相关联的劳力成本容易变得过高(即，大于杀虫剂减少所实现的任何节省)。这些劳力成本在以下文献中进行了记录:S.C.Welter的“用于交配干扰果园的改进的信息素诱捕器诱t耳组合的吸引范围”，加州的梨树顾问委员会(1997年)；E.R.Williamson等人的“使用信息素进行苹果蠹蛾的交配干扰的经济性”，《农作物保护》，473-477，(1996年)；L.H.Blommers (前面引用过)；以及P.G.Fenemore等人的“实施害虫控制中的改进的问题:英国苹果的个案研究”，《农作物保护》，51-70，(1985年)，这些文献的全部公开内容通过参引的方式被各自并入本文。虫口的持续监测因此仍然是任何IPM项目的最具挑战性的组成部分之一。
【发明内容】
[0010]根据一个方面，电子昆虫监测装置(EM))可以包括:用于吸引至少一个目标昆虫种类的诱饵；响应于昆虫接近诱饵而生成一个或多个输出信号的一个或多个传感器；以及电子控制器，其构造成利用所述一个或多个输出信号而判断接近诱饵的昆虫是否属于所述至少一个目标昆虫种类。
[0011]在ΕΠ?的一些实施例中，所述一个或多个传感器可以包括生物阻抗传感器。该生物阻抗传感器可以包括高压放电栅。该高压放电栅可以包括限定具有敞开的底面的圆筒体的多个金属元件。该高压放电栅可以构造成产生仅仅暂时地击晕接近诱饵的昆虫的电压。在ΕΠ?的其他实施例中，所述一个或多个传感器可以包括光传感器。在ΕΠ?的又一些其他实施例中，所述一个或多个传感器可以包括超声传感器。在一些实施例中，所述一个或多个传感器可以包括从由超声传感器、生物阻抗传感器和光传感器构成的组中选择的至少两种传感器。
[0012]在ΕΠ?的一些实施例中，电子控制器可以构造成通过分析所述一个或多个输出信号的电脉冲的斜率、幅值、上升时间、下降时间、宽度和振铃频率中的至少一个来判断接近诱饵的昆虫是否属于所述至少一个目标昆虫种类。在ΕΠ?的其他实施例中，电子控制器可以构造成通过向所述一个或多个输出信号应用传感器合并算法来判断接近诱饵的昆虫是否属于所述至少一个目标昆虫种类。
[0013]在一些实施例中，ΕΠ?还可以包括用于与相邻的ΕΠ?进行无线通信的通信模块。在其他实施例中，ΕΠ?还可以包括用于确定ΕΠ?的配置位置的全球定位系统模块。在又一些其他实施例中，ΕΠ?还可以包括通过电源控制器向电子控制器以及向所述一个或多个传感器供电的电池。该电源控制器可以构造成实施主动占空比调节方案，以保存由电池供给的电力。
[0014]在一些实施例中，ΕΠ?还可以包括具有至少一个向内倾斜的上表面的昆虫收集器。在其他实施例中，ΕΠ?还可以包括包含电子控制器的壳体。该壳体可以构造成与Δ形昆虫收集器和桶形昆虫收集器中的一个可互换地配合。
[0015]根据另一个方面，病虫害综合治理(IPM)系统可以包括多个电子昆虫监测装置(EIMD)。所述多个ΕΠ?中的每一个可以包括:构造成检测目标昆虫的一个或多个传感器；构造成对在一定时期内检测到的目标昆虫的数量进行计数的电子控制器；以及无线电装置，其构造成通过由所述多个ΕΠ?共享的无线网络来传递在所述一定时期内检测到的目标昆虫的数量。
[0016]在IPM系统的一些实施例中，所述多个EM)中的每一个还可以包括构造成确定EIMD的位置的全球定位系统模块。所述多个ΕΠ?中的每个的无线电装置可以还构造成通过无线网络来传递ΕΠ?的位置。所述多个ΕΠ?中的每个的无线电装置可以构造成通过无线网络与所述多个ΕΠ?的仅仅第一子集直接通信。所述多个ΕΠ?中的每个的无线电装置可以构造成利用多次中继通信通过无线网络与所述多个ΕΠ?的第二子集间接通信。
[0017]在IPM系统的一些实施例中，所述多个ΕΠ?中的每一个的电子控制器可以构造成向通过无线网络传递的数据应用基于集群的数据聚集协议。在IPM系统的其他实施例中，所述多个ΕΠ?中的每一个的电子控制器可以构造成向通过无线网络传递的数据应用机会数据聚集协议。在IPM系统的又一些其他实施例中，所述多个ΕΠ?中的每一个的电子控制器可以构造成向通过无线网络传递的数据应用多维数据压缩协议。
[0018]在一些实施例中，IPM系统还可以包括决定支持系统(DSS)，该DSS构造成接收由所述多个ΕΠ?中的每一个检测的目标昆虫的数量并且响应于由所述多个ΕΠ?中的每一个检测的目标昆虫的数量输出地点特定的害虫治理信息。IPM系统还可以包括与DSS直接通信的网关，该网关构造成通过无线网络与所述多个ΕΠ?中的一个或多个通信。在其他实施例中，IPM系统还可以包括嵌入式基站，该嵌入式基站构造成通过无线网络与所述多个EIMD中的一个或多个通信以及通过公共网络与DSS通信。
[0019]在IPM系统的一些实施例中，地点特定的害虫治理信息可以包括图形用户界面，该图形用户界面包括虫口图。该图形用户界面还可以包括一个或多个图标，每个图标表示所述多个ΕΠ?中的一个的位置。该图形用户界面还可以包括图示由所述多个ΕΠ?中的一个或多个在一定时期内检测的目标昆虫的数量的曲线图。
【附图说明】
[0020]下文的详细描述特别参照附图进行，在附图中:
[0021]图1示出了自动化IPM系统的一个实施例；
[0022]图2示出了可以在图1的IPM系统中使用的电子昆虫监测装置(ΕΠ?)的一个实施例；
[0023]图3Α示出了可以在图2的ΕΠ?中使用的诱饵的一个实施例；
[0024]图3Β示出了可以在图2的Ε頂D中使用的生物阻抗传感器的一个实施例；
[0025]图3C示出了可以在图2的ΕΠ?中使用的生物阻抗传感器的另一个实施例；
[0026]图3D示出了可以在图2的ΕΠ?中使用的生物阻抗传感器的又一个实施例；
[0027]图3E示出了可以在图2的ΕΠ?中使用的昆虫收集器的一个实施例；
[0028]图3F示出了可以在图2的ΕΠ?中使用的昆虫收集器的另一个实施例；
[0029]图4是可以在图2的E頂D中使用的混合电路板的一个示例性实施例的简化框图；
[0030]图5是可以在图1的IPM系统中使用的ΕΠ?的另一个示例性实施例的截面示意图；
[0031]图6示出了通过图5的ΕΠ?中的目标昆虫的存在而产生的示例性电脉冲；
[0032]图7是图5的E頂D的混合电路板的简化框