无线传感器网络技术成功应用于粮仓害虫防治中

根据联合国粮农组织调查，世界收获后粮食每年遭受粮仓害虫危害所造成的损失约为5%，如果人力、物力和技术跟不上，损失可能会达到20%～30%，如何早期发现、准确定位粮仓害虫已成为安全储粮工作的重要内容。

利用一定的声音信号采集仪器记录、分析害虫在粮仓中活动时发出的声音（进食、爬行、交配、告警讯号等），可掌握粮仓害虫种类、害虫数量、害虫发育阶段、对粮食危害程度等信息，为粮仓害虫早期发现、定位和防治等工作提供科学依据。这种利用害虫的声音检测害虫的技术称为储粮害虫声检测技术，该技术起源于20世纪20年代～30年代，20世纪80年代～90年代对该技术的研究比较活跃，研究人员设计出了一些储粮害虫声检测系统并应用于一些小型粮仓中。进入21世纪以来，随着我国粮食生产的逐年丰收，粮仓规模日益扩大，粮食流通日益频繁，研究人员对储粮害虫声检测技术理论研究日益深入，20世纪80年代～90年代设计的储粮害虫声检测系统已经不能满足粮仓害虫防治的需要，主要表现为现有系统存在扩展性差、智能化程度不高、性价比较低、灵活性不强、数据传输能力较弱等问题。

为了解决这些问题，结合嵌入式系统、计算机、无线通讯、数字信号处理等领域的最新研究成果，浙江大学生物系统工程与食品科学学院韩安太老师和所在课题组对现有粮仓环境噪声、粮仓规模、储粮害虫特性等方面进行分析并对比了多种设计方案的优缺点，在此基础上，利用无线传感器网络和压缩感知技术，提出、设计了一种远程、实时、网络化、分布式的处理害虫声信号检测系统，并将其应用于采集稻谷粮仓内赤拟谷盗成虫的爬行声。试验结果表明：系统设计方案合理可行，可同时对20个不同位置害虫发出的声音信号进行检测并将数据无线传输到远程计算机。

该研究利用改进设计的害虫声信号采集传感器实现微弱的粮仓害虫声音信号的数字采集、噪声抑制等，使用压缩感知等先进的数字信号处理方法来对高频、宽频的粮仓害虫声音信号进行压缩、处理，使用低成本、高性能的2.4G无线传感器网络来实现声音信号的远程、实时、可靠传输，所有这些措施提高了整个储粮害虫声检测系统的性能、降低了成本，促进了储粮害虫声检测技术在实际粮仓中的应用，为有针对性的害虫防治提供了依据，达到了科学保粮的目的。同时，该研究首次将无线传感器网络、压缩感知等技术应用于粮仓害虫防治领域，研究成果和研究方法对促进无线多媒体传感器网络在数字农业中的应用有一定帮助。

此研究报告刊登于《农业工程学报》2010年第6期，题为“基于无线传感器网络的粮虫声信号采集系统设计”，第一作者为浙江大学生物系统工程与食品科学学院韩安太副教授。该研究为“863”计划和国家科技支持计划资助项目。