[發明專利]基于北斗和RFID的昆蟲追蹤系統及方法

有效

• 申請號: 202110464232.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113283554B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 王靜;邵歷江;洪銘淋;王文瑾;何海洋;張元孜;黃世國
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: G06K17/00
• 分類號: G06K17/00;G01S19/13;G06F17/16;G06F16/29;G06Q50/26
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 陳明鑫;蔡學俊

本發明涉及一種基于北斗和RFID的昆蟲追蹤系統及方法。利用北斗衛星導航技術與射頻識別技術掃描采集林業害蟲所帶重量大約為0.48克的信號源，應用數學建模計算其相應的空間位置，使用RFID模塊、Zigbee模塊、北斗模塊和NB?IoT模塊實現數據之間的通信，以基站為單位的組網部署模式實現在大范圍內對林業害蟲位置進行實時追蹤以及飛行數據提取，實現林業害蟲飛行軌跡的可視化展示。本發明不僅對揭示林業害蟲傳播森林病蟲害的規律具有重要意義，通過對大量同種林業害蟲飛行數據的整合分析可以得到同類林業害蟲的活動習性，還為其他昆蟲飛行軌跡的自動監測研究提供一種有效的手段，在未來還可運用于對部分林業害蟲藏匿窩穴進行定位并進行定點清除，達到清除病蟲害目的。

技術領域

本發明涉及一種基于北斗和RFID的昆蟲追蹤系統及方法。

背景技術

眾所周知，如今對林業破壞最大的三大因素有:森林火災、森林的亂砍亂伐、森林病蟲害。近年來，隨著我國對于森林資源的保護工作的重視,前兩大問題都得到了很好的解決，但是森林病蟲害對林業造成的破壞以及對生態環境、經濟損失帶來的影響一直是本發明需要去解決的痛點。據資料顯示我國每年遭受病蟲害危害的森林面積約為790萬公頃，損失木材的生長量約為1690萬立方米，經濟損失約為50億元^[1]。通過研究發現，大多數林業害蟲的飛行軌跡及其擴散距離對森林病蟲害的自然擴散路徑和范圍起決定性作用，然而長期以來由于缺乏有效的研究手段，目前對此仍然知之甚少^[2]。傳統的昆蟲飛行軌跡監測方法往往是通過高速相機拍攝飛行過程中的昆蟲圖像或者是通過諧波雷達來檢測昆蟲的軌跡，并對這些圖像進行分析獲取其軌跡，但這種方法僅能在極為有限的空間中進行，難以模擬較大空間甚至野外昆蟲的飛行軌跡監測，且高速相機拍攝不能實現對夜行性昆蟲飛行行為的監測^[3]。隨著物聯網技術的發展應用無線傳感裝置監測大型動物的飛行軌跡已成為可能，如已開發出用于鳥類的飛軌跡的傳感技術。該方法用于小型昆蟲時則不適用，主要原因在于其發射信號源重量過大，小型昆蟲難以承受。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于北斗和RFID的昆蟲追蹤系統及方法，通過將北斗衛星導航技術與RFID技術運用于林業害蟲的飛行軌跡監測，利用RFID模塊獲取信號源的信號強度，應用數學方法建模計算其空間位置，再結合北斗模塊的地圖數據，應用可視化技術將林業害蟲運動軌跡在地圖上展示，該方法不僅對揭示林業害蟲傳播森林病蟲害的規律具有重要意義，還為其他昆蟲飛行軌跡的自動監測研究提供了一種有效的手段。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種基于北斗和RFID的昆蟲追蹤系統，包括粘在林業害蟲軀干上信號源、用于信號接收的基站、用于采集基站信號并上傳云端的網關；每一昆蟲檢測區域包括一個網關、四個基站，且四個基站位于正四面體的四個頂點，正四面體內的區域即昆蟲檢測區域；位于昆蟲檢測區域內的林業害蟲追蹤方式為：根據信號源對于基站的信號強度與信號源相對基站距離成正比的關系，即可實現林業害蟲在相應昆蟲檢測區域內的空間相對位置定位，而后通過網關的北斗定位功能，進一步實現林業害蟲在地圖上的精確定位，從而實現林業害蟲的追蹤。

在本發明一實施例中，所述信號源為RFID電子標簽，RFID電子標簽大小為6mm×6mm，重約0.48g。

在本發明一實施例中，所述基站包括STM32主控制器及與該STM32主控制器連接的用于進行信號接收的RFID閱讀器模塊、用于實現基站與網關通信的Zigbee模塊。

在本發明一實施例中，所述網關包括STM32主控制器及與該STM32主控制器連接的用于實現定位的北斗模塊、用于實現網關與基站通信的Zigbee模塊、用于實現網關與云端通信的NB-IoT模塊。