智慧型白蚁监测系统的应用效果分析

林冬春 夏 诚 朱静琪 冯 爱

（苏州市白蚁防治管理处 江苏苏州 215005）

白蚁是地球上最古老的社会性昆虫，它在地球上至少已有1亿5千万年的生存历史[1]，对房屋建筑、水库堤坝、农林作物、通讯设备、交通设施、园林绿化等多个领域造成危害[2]。目前，全世界已知白蚁种类有3000 种左右[3]，我国记载的有476 种，分布于28 个省、市、自治区[4]。我国是白蚁危害较为严重的国家之一，全国约40%国土有白蚁分布，每年因白蚁危害损失可达20 亿元以上[5]，对古树名木、文保古建的损害是不可逆的，更是无法用经济来衡量[6-9]。因此，为了能够监测白蚁危害，阻止或减少白蚁对目标物的危害，国内外多家白蚁防治公司开发了白蚁监测控制系统[10]，但该技术在实际操作过程中需定期检查维护，存在人工投入大、工作效率低、检查维护成本高等不足[11]，同时，也不能实时监测白蚁种群活动情况，不能做到及时发现蚁害及时处理，因此为了改善以上缺点，本文开展了以光电感知为原理的智慧型白蚁监测控制系统的应用探索研究，旨在能够实时监测白蚁种群活动，精准发现白蚁危害，控制白蚁种群，保护目标物，提高工作效率。

1 试验方法

1.1 试验材料

试验材料由苏州市白蚁防治管理处与四川智联通科技有限公司共同合作开发，以南通功成、上海万宁及苏州江枫公司生产的普通型监测控制系统为母体，基于物联网+人工智能而开发的智慧型白蚁监测系统，并将基于三家公司产品开发的智慧型控制系统分别编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。

1.2 工作原理

智慧型白蚁监测系统通过感知节点采集数据，并将收集到的白蚁数据通过LORA技术汇聚到数据汇聚节点，再通过该汇聚节点将数据上传到云端，通过实时数据分析和处理将最终数据结果展示在软件端。后台基于人工智能算法实时分析白蚁入侵数据，并将分析结果作为决策支持提供给相关机构，从而完成白蚁防治工作（图1）。

图1 智慧型白蚁监测系统工作原理

1.3 试验场地

试验场地安排在苏州市高新区阳山酒庄（北纬31.33度，东经120.47度）及苏州工业园区都市花园（北纬31.32 度，东经120.66 度），环境幽静，绿化较好，适宜白蚁生长繁殖，白蚁活动较为频繁。

1.4 试验时间

2017年7月-2018年4月。

1.5 试验设计

采用混合安装的形式，以三种监测装置（Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）各1个为一个组合，组合内各监测装置完全随机排列且相距不超过15cm；另在阳山酒庄内单独安装Ⅲ型27个（表1）。

1.6 安装方法

采用专门配置的电动钻孔工具，将装置安装于房屋四周离基础1 m范围的土壤中或以树木为中心1 m 范围内的土壤中；10 月前每2-3 周检查1次，11月至翌年3月，每月检查1-2次；翌年4月后根据前期检查结果，加大检查次数[12]。每次检查时均详细记录检查时间、装置白蚁危害情况、饵料霉变、是否有其他动物干扰等试验数据。

1.7 分析方法

通过分析智慧型白蚁监测系统的白蚁自动预警情况，结合系统其他主要参数，来综合评估智慧型白蚁监测系统的实际应用效果。

（1）白蚁自动预警情况：

即白蚁监测系统能否诱集白蚁，感知白蚁活动、入侵状态，并及时反馈白蚁入侵预警信号，进而实施白蚁入侵自动预警。

（2）其他主要参数：

装置异常率（%）=终端反馈异常装置数/安装装置数×100%

饵料霉变率（%）= 目测饵料发霉数/安装装置数×100%

其它动物干扰率（%）=目测有其它动物进站装置数/安装装置数×100%

2 结果与分析

2.1 自动预警情况

本次试验中共有18个装置有白蚁侵入，其中有6 个监测装置未能自动反馈白蚁入侵，其余监测装置均能实现白蚁入侵自动预警（表2），自动预警率接近70%。进一步分析未能反馈白蚁入侵的监测装置原因是序号1、5和7的监测装置在白蚁入侵触发智能感知节点前，装置终端反馈已现异常；序号10、16、18的监测装置于现场检查前白蚁入侵群体数量较小，尚未触发智能感知节点，而现场检查对白蚁活动又造成了干扰，影响了白蚁的进一步入侵，故装置终端未能识别白蚁入侵并自动预警。同时，可能由于安装部分区域白蚁种群数量不大，造成白蚁侵入装置的比例不高。

表1 各试验场地监测装置安装情况

表2 智慧型白蚁监测系统的白蚁自动预警情况表

2.2 其他参数分析

从表3 中可以看出，该套装置的异常率在5.6%-18.8%，异常率处于较低水平；其它动物活动的干扰率在0-9.8%，小于10%。同时可看出动物的干扰在不同的季节有所不同，一定程度上影响了系统的准确率；饵料霉变率较高，这也是目前地下型监测控制系统面临的普遍现象[13-14]，直接影响了白蚁的进站的几率及数量，从而影响监测系统的预警效果。

表3 智慧型白蚁监测系统的其他参数统计表

3 应用前景展望

从智慧型白蚁监测系统野外试验结果可得出：该系统取得了理想的试点应用效果。近70%的装置能感知白蚁活动、入侵状态，并将采集的数据传送到后台的检测系统上，再基于人工智能分析白蚁入侵数据，并将分析结果提供给相关机构，能实现白蚁入侵自动预警。

智慧型白蚁监测系统的开发符合智慧白蚁发展方向。它结合计算机、移动互联网、物联网等技术，通过被动式白蚁探测传感器实现对目标区域白蚁活动情况的实时动态监测以及相关分析预测，克服了传统白蚁监测技术需定期检查维护、人力投入大、工作效率低、检查维护成本高等缺点，是《中国白蚁防治氯丹灭蚁灵替代示范项目》的延伸，是白蚁监测控制技术和区域建筑物白蚁种群控制技术的发展，它将全面提升白蚁防治公共服务和防灾减灾的能力，为建立长效的白蚁监控机制、规范和完善白蚁防治标准体系，在推动白蚁行业的技术革新方面带来极大的生态、经济和社会效益。

虽然智慧型白蚁监测系统应用效果良好，但距离大批量推广运用仍有一定的差距，研究认为，在后续试验中需要进一步提升智慧型白蚁监测装置智能感知节点性能，提高白蚁入侵预警准确度；同时筛选引诱效果更好的饵料，并对饵料进行防霉处理；另外也需提高监测装置传感器的灵敏度，降低传感器功耗，改进监测装置外观，以防止泥土掉入和树根伸入、减少雨水浸泡和其他动物爬入；在数据分析时，要结合当地温度、湿度、白蚁防治措施等，实现白蚁动态的实时监测及灵活处理，全面提高白蚁防治工作的效率和科学管理水平，保护园林古建、古树名木的重要目标物。