Google+ 生物產業機械: 自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統

Thursday, March 08, 2007

自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統

‧台大生機系江昭皚盧福明吳宗修林詩翔‧
‧台北科技大學電機系曾傳蘆林冠璋廖誌聖‧
‧台北科技大學電子系李仁貴‧

一、前言

每年報章中常有關於蟲害猖獗的報導,使作物深受其害,被害之作物產生畸型、腐爛、提早落果,致失去商品價值或減產,影響農民收益甚鉅,其中以十字花科作物的害蟲—小菜蛾以及廣佈於亞太地區的東方果實蠅之危害更為顯著。有鑑於此,如何以有效的方法去防治蟲害的發生,便成了技術發展的趨勢。在行政院農委會農糧署研究經費補助下,由台灣大學生物機電系及台北科技大學電機系共同研究發展,已成功應用機電整合技術配合GSM簡訊服務無線通訊,發展出「自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統」,可供農民方便監控作物區之害蟲密度控制與防治之工作。

二、設計概念

本系統透過結合GSM手機網路、網際網路技術、機電整合與無線通訊技術,架構出全自動化之無線通報系統,其系統架構如圖一所示,分為兩大部分遠端平台與主控平台。遠端平台收集量測點的周邊環境資訊與地理位置資訊,並藉由GSM模組以簡訊的方式將資料傳送回主控平台,以達成自動化收集、傳送的目標。主控平台則是利用資料庫與介面程式儲存接收資料並且加以分析,如有異常狀況即發送簡訊給相關管理人員,如圖二所示。本研究另建有網站可透過網頁瀏覽歷史資料。

三、機構及功用

防治東方果實蠅的工作已實施多年,1955年以空中噴藥方法,散佈含毒水解蛋白質為毒餌誘殺果實蠅;1975 年曾採用釋放經鈷六十照射產生不孕性蠅的方法,並兼用含毒甲基丁香油誘殺方法,成為綜合防治。幾將見效之際,因學者專家認為釋放不孕性蠅方法在臺灣島上不宜適用,自1985 年秋季開始停止釋放,而僅施用懸掛含毒甲基丁香油之板塊或誘殺器之所謂滅雄技術至今。如圖三所示,本系統之果實蠅誘捕盒便是運用此概念,改裝農化廠誘蠅器而成。應用農化所之甲級丁香油誘引劑,達到誘捕之目的。當所誘捕之果實蠅進入誘捕盒內,利用光感測電路進行計數。

遠端平台的系統架構以德州儀器公司所發展的MSP430F449 微控制器為其核心控制晶片,用以處理遠端平台各模組間資料傳輸與指令傳達等功能,利用此微控制器串列埠與各周邊模組進行溝通。配合各種模組包括GSM手機模組、GPS 衛星定位模組、周邊環境參數偵測模組以及果實蠅誘捕裝置等模組,即可收集相關資料並傳送至主控平台。主控平台除了發送與接收簡訊的GSM模組外,大致上可分為兩個部份:一是以LabVIEW所撰寫的人機介面監控程式,如圖四所示,負責控制GSM模組的發收接送,並與資料庫連結,將收到的田間資料參數存入資料庫;另一部份為即時動態網頁,能讓使用者經由網際網路直接觀看主控平台所累積的田間參數資料,如圖五所示。

本研究所架設之主控平台可同時監控多台遠端平台。圖六與圖七為本系統兩台遠端平台在不同監測地點的實際照片。

四、使用方法及注意事項

本系統使用方法簡單,主控平台端選用圖形化介面的人機介面,可以使農務從業人員快速的熟悉操作方法。遠端平台端搬遷方便,與環境相容性高,只要有適合的電源供應即可正常運作,自動地收集與統計該地區的環境參數以及蟲害情形。茲將使用時注意事項如下所示:

(1)SIM 卡:因本系統透過手機網路為傳輸媒介,所以遠端平台端與主控端之手機SIM 卡需維持在正常運作的模式,方能順利的進行資料傳輸。

(2)遠端平台的放置:本系統是採用費洛蒙或其他專屬誘引劑誘引害蟲,故在機台的放置上需要注意放置距離,應避免機台與機台間距小於三公尺,以免發生互相影響降低誘引效率的現象發生。

五、結論

本系統可應用至多種害蟲,並已完成測試。以果實蠅為例,已完成果實蠅誘捕之戶外測試,該地區的環境參數以及蟲害密度資訊均可完整的透過無線通訊系統傳回,擁有高度的資料準確度及完整度,其中資料回傳成功率更高達95%以上,可做長期累積追蹤及統計的工作,節省了寶貴的人力資源與促進防治工作的落實。田間害蟲密度偵測若能徹底、廣泛的執行,定能大大的減少蟲害對農作物的影響,進而提昇農民的收入、改善農民的生活、提升國家農業的競爭力,而要能夠徹底廣泛的執行,必定要改變目前以人力執行的方式,所以本系統提供了自動化收集的方法,配合準確的蟲害計數、微氣候監測系統或自動噴藥系統,如此一來,可以明確的掌握田間害蟲的成長密度、害蟲密度是否過高以及適時的噴灑農藥,將防治工作更有效率的執行,降低蟲害的損失與影響。(作者聯絡電話: 02-33665341)