第 001 期 2022/06/30發佈
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昆蟲監測與警示系統
 陳琦玲、胡正宏
行政院農委會農業試驗所
摘要
      斜紋夜蛾(Spodoptera litura Fabricius)又稱夜盜蟲，斜紋夜蛾晝伏夜出, 為全年都會出現的雜食性害蟲，尤其6-11月為出沒高峰，其繁衍快速、取食量大與食性廣泛，對蔬果、花卉與糧食作物均有危害，造成作物產量與外觀嚴重損失。本研究以紅外線技術自動計數斜紋夜蛾蟲口數，於誘蟲器中放入斜紋夜蛾性費洛蒙吸引雄蟲進入，當夜蛾雄蟲通過下方收集口進入收集罐時會遮斷紅外線光波，裝置將自動感測並記錄通過之蟲口數。我們整合監測與預警功能，透過網際網路迅速傳達斜紋夜蛾於各監測據點之蟲口數資訊，並應用本系統發佈蟲害警示，達到提早防治與防止災區擴大與降低農業災害損失。
前言
     斜紋夜蛾為我國重要農業害蟲，危害對象包括蔬菜、雜糧及豆類等數十種經濟作物，幼蟲食量大，只要見綠色蔬菜就吃，在田間食物來源充足時易大量繁殖，1隻雌成蟲的產卵量高達400至1000粒，每年6月至11月間常會發生斜紋夜蛾侵害農作物問題，而10月至11月更是發生盛期，嚴重影響作物的產量與品質。常見防治斜紋夜蛾方法有誘蛾燈誘殺成蟲、利用性費洛蒙誘殺雄蛾、大面積噴灑化學農藥等，以噴灑化學農藥方式最為有效果，一般農民常以週期性方式定期定量噴藥防治，但是容易藥物過量與殘留於農作物，造成食安問題。如果能對田間進行長期斜紋夜蛾數量監測，栽種區域由外圍向內部方式佈署斜紋夜蛾偵測裝置，即可針對特定嚴重區域進行防治，減少噴灑化學農藥量，降低藥物過量殘留於農作物的機會，即時性的監測能達到提早防治效果。
硬體組成與原理
     使用中改式誘蟲器作為誘引斜紋夜蛾的容器，以紅外線感測器紅外光遮斷特性感測斜紋夜蛾，利用微控制器作為訊號處理與斜紋夜蛾數量累計，以LoRa傳輸技術作為資料遠距離無線傳輸，通過LoRa閘道器上的4G行動通訊進行連接網際網路將資料回傳伺服器，裝置的供電來源以太陽能為主，以發電功率10W太陽能板與容量4400mAh鋰電池組成(圖1)。
圖1. 斜紋夜蛾偵測裝置
 

      本裝置利用專一誘引性費洛蒙吸引雄性標的物種之特性，於誘蟲器中放入吸引雄性斜紋夜蛾的性費洛蒙，基於誘蟲器入口只能進入無法出來的設計，當雄性斜紋夜蛾進入誘蟲器無法往外逃出，只能向下進入收集網內，在誘蟲器下方安裝特別設計且由3D列印製造而成的轉接環 (圖2)，轉接環二側可安裝紅外線感測器，一側為紅外線發射端，另一側為紅外線接收端，當斜紋夜蛾通過下方收集口時會遮斷紅外線光波，此特性可用來判斷斜紋夜蛾是否通過感應處(圖3)，微處理器接收紅外線遮斷訊號，自動記錄蟲口數量。在誘蟲器最下方安裝收集網，可達到捕捉防治效果。在農業試驗所85號試驗田間準確度測試，每日進行人工計算誘捕斜紋夜蛾的數量與紅外線自動偵測數量比對，其準確度約達80%。
圖2. 3D列印轉接環
圖3. 誘蟲器與紅外線感測器
應用實例
      斜紋夜蛾偵測裝置係使用LoRa無線傳輸技術進行數據資料傳送，在每一監測站建構私有LoRa無線區域網路，網路內互相傳輸資料無需額外通訊費用，空曠無遮蔽物地區傳輸距離可達8公里，此傳輸範圍可含括一個鄉鎮(5000公頃)，終端由1組LoRa閘道器透過4G行動通訊技術連接網際網路，以MQTT(訊息佇列遙測傳輸)網路協定將資料傳送到雲端伺服器，藉由視覺化呈現即時數據圖，並儲存資料庫，完成資料傳輸流程(圖4)。目前佈署在3個鄉鎮的蔬菜合作社進行測試(圖5)，大庄果菜生產合作社佈署8組斜紋夜蛾偵測裝置與1組LoRa閘道器，斜紋夜蛾偵測裝置與LoRa閘道器最遠距離為5.4公里，LoRa訊號可正常無線傳輸。新湖果菜生產合作社佈署8組斜紋夜蛾偵測裝置與1組LoRa閘道器，紋夜蛾偵測裝置與LoRa閘道器最遠距離為4.9公里，LoRa訊號可正常無線傳輸。台灣生菜村佈署10組斜紋夜蛾偵測裝置與1組LoRa閘道器，紋夜蛾偵測裝置與LoRa閘道器最遠距離為2.9公里，LoRa訊號可正常無線傳輸。數據的傳輸與顯示以15分鐘為間隔，使用者可使用電腦或智慧手機，透過網頁可觀看斜紋夜蛾誘捕數量情況。
圖4. 無線傳輸架構圖
圖5. 3個蔬菜合作社實際應用
圖6. 即時通訊應用程式LINE App推播與設定

警示通報
      斜紋夜蛾偵測系統除了接收各個監測站自動計數的資訊，還能設定推播警示閾值，單日累計數量超過閾值，自動進行即時通訊應用程式LINE App推播(圖6)，使用LINE Notify功能透過超文本傳輸協定將警示訊息發送至LINE App群組，第一時間提醒受蟲害區域的農民開始準備實施防治，降低臨近田區蟲害擴散，減少農作物損害。


 
結論
     使用LoRa無線傳輸技術結合4G行動通訊技術作為長期監測斜紋夜蛾系統，適合遠距離與大量佈署監測，此網路架構可節省大筆通訊費用的支出，並且減少人力成本，無需要人工計算蟲口數量。警示通報功能帶給農民更準確的防治時機與區域，減少化學農藥使用量與藥物殘留，更能節省藥物成本，提高農作物收獲量。本系統亦可依害蟲的特性稍作修改，應用於其它害蟲之防治。


 
技轉公告
公告日期：2021/06/15
研究單位：農試所
適用產業：農業，農會及中大型蔬果合作社
技術領域：安全農業
授權方式：非專屬
授權地區：台灣地區
授權年限：5年
公告內容
一、農試所研發之「昆蟲監測與警示系統」，擬非專屬授權國內法人機構，於中華民國臺灣地區(指本國臺、澎、金、馬自由地區)實施。
二、本案授權內容與範圍：
(一)授權內容：昆蟲監測、警示系統技術（含「昆蟲誘蟲器之轉接環」新型專利之實施，專利證號：新型第M609241號）。
(二)交付材料：昆蟲監測與警示系統技術手冊。
(三)輔導時數：24小時。
三、本案授權期限5年，授權金新台幣15.75萬元(含5%營業稅)，合約生效後15日內一次付清。權利金不收取。
四、申請業者需檢附：(一)技術移轉(授權)意願書與申請業者基本資料表。(二)合法設立登記證明文件影本；(三)營業稅或營利事業所得稅最近一期之繳款收據聯等影本，向農試所提出申請；本技術移轉案為非專屬授權方式，凡符合資格皆可向農試所簽訂契約後據以實施。
五、申請期間：自公告日起1年內，逾申請期間始提出申請者，農試所保有受理與否之決定權。
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