杜 浩，芮有春，梁 建

（1.安徽省機電排灌總站，230022，合肥；2.安徽康宇生物科技工程有限公司，239300，滁州；3.安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院，230088，合肥）

白蟻被認為是地球上最古老的社會性昆蟲之一，其危害涉及水庫大壩、河道堤防、房屋建筑、交通設(shè)施、農(nóng)林果木、家具衣物等多種場景。白蟻啃食土壤致使堤壩土體結(jié)構(gòu)弱化，誘發(fā)堤壩滲漏、跌窩，甚至垮壩、崩堤等多種險情，是危害水庫大壩、堤防等水利工程安全的重要隱患。

快速、高效查找到白蟻是開展白蟻防治的關(guān)鍵一步。常用的白蟻查找方法是通過尋找白蟻的地面活動痕跡或使用儀器探測白蟻巢穴，這些方法不僅費時費力，往往還會錯失白蟻防治的最佳時機。普通的蟻情監(jiān)測主要包括地表白蟻活動監(jiān)測和白蟻分飛期有翅成蟲監(jiān)測，這些監(jiān)測方法雖然能夠提高白蟻查找效率，但是監(jiān)測手段單一，不適用于推進綜合治理。另外，監(jiān)測設(shè)備往往安裝在地表或者半空中，容易受周圍環(huán)境、人類活動及附近小動物的影響，設(shè)備的完好性和使用壽命難以保障。因此，推進新技術(shù)、新工藝在白蟻查找及監(jiān)測方面的應(yīng)用是提高白蟻防治效果的重要環(huán)節(jié)。本文介紹的白蟻智能監(jiān)測技術(shù)不僅能夠提高白蟻查找效率，有效保障監(jiān)測設(shè)備的完好率和使用年限，還能夠通過數(shù)據(jù)融通耦合，豐富監(jiān)測手段與監(jiān)測功能，助推白蟻防治方式向智能高效、安全環(huán)保轉(zhuǎn)變。

一、白蟻智能監(jiān)測裝置組成和技術(shù)原理

1.白蟻智能監(jiān)測裝置組成

白蟻智能監(jiān)測裝置由殼體、殼蓋、引誘條及連接柱四部分構(gòu)成（見圖1）。殼蓋位于殼體頂部，引誘條的一端連接到殼體底部，另一端與殼體的連接柱相連。殼蓋與連接柱之間設(shè)有彈性件，彈性件一般處于拉伸狀態(tài)。殼蓋內(nèi)設(shè)有磁控開關(guān)，引誘條及連接柱上設(shè)有磁鐵，當引誘條斷裂后，受彈性件作用，引誘條能帶動磁鐵向磁控開關(guān)方向運動，觸發(fā)磁控開關(guān)產(chǎn)生信號。

圖1 智能監(jiān)測裝置立體結(jié)構(gòu)示意圖

2.智能監(jiān)測技術(shù)原理

二、堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺架構(gòu)

堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與智能檢測技術(shù)的創(chuàng)新解決方案，旨在通過對白蟻活動的監(jiān)測，快速高效發(fā)現(xiàn)白蟻，進而及時準確采取有效措施，實現(xiàn)白蟻滅殺。平臺由白蟻智能監(jiān)測裝置、物聯(lián)網(wǎng)云平臺、數(shù)據(jù)處理中心、控制展示移動端及手機App等組成（見圖2）。

圖2 堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺總體架構(gòu)

1.智能監(jiān)測裝置

智能監(jiān)測裝置被觸發(fā)預(yù)警后，及時采取滅殺措施并重置監(jiān)測裝置，繼續(xù)進行白蟻監(jiān)測。智能監(jiān)測裝置由耐老化抗紫外線環(huán)保的工程塑料外殼、特制白蟻引誘餌料、電子觸發(fā)裝置、物聯(lián)網(wǎng)電子報警芯片等組成。該智能監(jiān)測引誘裝置埋設(shè)于地下，能夠有效防止周圍環(huán)境、人類活動及附近小動物的干擾，避免出現(xiàn)誤判（具體參數(shù)見表1）。

表1 智能監(jiān)測裝置技術(shù)參數(shù)

2.物聯(lián)網(wǎng)云平臺

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將單個埋設(shè)的智能監(jiān)測裝置納入燈光誘引空中有翅成蟲監(jiān)測系統(tǒng)和水庫、堤壩所在地的氣象監(jiān)測等多個分項監(jiān)測內(nèi)容，通過數(shù)據(jù)融通，統(tǒng)一集成到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，同時各分項監(jiān)測系統(tǒng)可以分別實施。

3.數(shù)據(jù)處理中心

智能監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中心24小時在線，對每個監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)進行處理，使用北斗或GPS 定位，通過物聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到物聯(lián)網(wǎng)云平臺，實時上傳數(shù)據(jù)，克服了需要工作人員定時打開裝置觀察是否存在白蟻危害的缺點，減少工作量，提高了工作效率。

4.控制展示移動端或手機App

通過平臺手機端App上傳安裝圖片，確定安裝位置。項目運營期間可實現(xiàn)巡查記錄、設(shè)備安裝、信息設(shè)置、維護處理等功能。

三、堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺功能

堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺結(jié)合圖像識別、數(shù)據(jù)分析、云計算等技術(shù)，可以實現(xiàn)以下功能。

1.數(shù)據(jù)采集

報警信號通過電子觸發(fā)裝置、物聯(lián)網(wǎng)電子報警芯片等自行采集，再通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)將報警信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心將白蟻侵入的智能裝置位置、時間等信息通過電腦端和手機端第一時間呈現(xiàn)給用戶。

2.數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)庫采用可擴展數(shù)據(jù)處理中心，基于云平臺可搭建高級別的通信鏈路和云端數(shù)據(jù)中心，支持前端數(shù)據(jù)上傳，沉淀白蟻監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，基于自學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，采用PCA主成分分析、邏輯回歸、異常監(jiān)測等算法對原始數(shù)據(jù)進行處理，結(jié)合白蟻危害等級評定標準，形成白蟻入侵堤壩情況智能分析。

為此，他接下來將就大型醫(yī)療裝備，維保服務(wù)規(guī)范化招標采購后的相關(guān)院內(nèi)、地區(qū)行業(yè)內(nèi)效益變化，進行數(shù)據(jù)收集和分析對比。“這個時代適合用數(shù)據(jù)說話。”何斌深知。

3.白蟻活動監(jiān)測

通過地下埋置的智能裝置傳感器，實時監(jiān)測土壤溫度、濕度等參數(shù)，結(jié)合分析算法進行實時分析，當白蟻活動異?；虺^預(yù)設(shè)值時，系統(tǒng)會發(fā)送預(yù)警信息給用戶。

4.蟻情定位

將白蟻喜食的纖維食物塑形后與觸發(fā)條一同固定在監(jiān)測裝置內(nèi)，每個裝置配置具有唯一性身份識別作用的4G物聯(lián)網(wǎng)卡，監(jiān)測裝置按工程規(guī)定要求安裝在需要保護的堤壩內(nèi)坡(迎水坡最高水線以上)或外坡及周邊需要監(jiān)測的土壤中，安裝后根據(jù)北斗或GPS定位系統(tǒng)形成與4G物聯(lián)網(wǎng)卡相對應(yīng)的位置地圖。

5.滅殺處理

客戶端接到智能監(jiān)測裝置報警后，及時安排白蟻防治專業(yè)人員進行定點、定量精準滅殺。

6.數(shù)據(jù)管理與報告生成

平臺提供數(shù)據(jù)管理功能，可以對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲、查詢和分析，同時，根據(jù)用戶需求將水庫堤壩所在地的氣象數(shù)據(jù)納入監(jiān)測報告，幫助用戶更好地了解白蟻活動情況，及時采取相應(yīng)的防治措施。

四、應(yīng)用效果

1.堤壩工程白蟻智能監(jiān)測技術(shù)試驗情況

2020 年1 月，安徽康宇生物科技工程有限公司聯(lián)合滁州市白蟻防治所在滁州市全椒縣土橋水庫開展實地埋設(shè)試驗，嘗試將白蟻智能監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于水利工程堤壩保護。

（1）土橋水庫蟻害情況

土橋水庫位于滁州市全椒縣十字鎮(zhèn)境內(nèi)，總庫容1288萬m3，是一座具有防洪、灌溉、養(yǎng)殖等綜合利用效益的中型水庫。水庫主壩為均質(zhì)土壩，壩高13 m、長957 m、頂寬5 m，壩頂高程為26 m。

土橋水庫坐落于滁河左岸支流土橋河上游，屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候。水庫周邊土壤以黃棕壤為主，滁河支流、土橋河和庫區(qū)周邊植物為白蟻提供了充足的水源和食物，非常適宜土棲白蟻滋生、繁殖。2019年，經(jīng)現(xiàn)場實地勘查，土橋水庫大壩及周邊林地發(fā)現(xiàn)眾多白蟻活動跡象，白蟻危害主要分布在水庫大壩的下游壩坡及附近范圍。

（2）試驗監(jiān)測點分布

2020年土橋水庫白蟻智能監(jiān)測技術(shù)試驗共設(shè)置90個監(jiān)測點，每個監(jiān)測點安裝1個智能監(jiān)測裝置。試驗監(jiān)測點選擇在大壩背水坡靠近壩頂位置，共設(shè)置2排，沿壩橫向間距8～10 m，縱向間距3～5 m。采用梅花形布置，開挖深約30 cm、寬約20 cm的坑槽，埋設(shè)監(jiān)測裝置。

（3）試驗數(shù)據(jù)及效果

根據(jù)土橋水庫大壩上安裝的白蟻智能監(jiān)測裝置，獲取2020年土橋水庫大壩白蟻危害實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并根據(jù)結(jié)果繪制了預(yù)警頻率折線圖（見圖3）。

圖3 2020年土橋水庫白蟻智能監(jiān)測試驗預(yù)警頻率

經(jīng)過2020 年的防治試驗，在2021 年和2022 年的汛前檢查、白蟻排查及2023年的白蟻等害堤動物普查等工作中未發(fā)現(xiàn)土橋水庫壩面有白蟻活動。

2.堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺應(yīng)用情況

在土橋水庫試驗的基礎(chǔ)上，2021 年，安徽康宇生物科技工程有限公司研制了堤壩工程白蟻智能監(jiān)測平臺（康宇白蟻智能監(jiān)測平臺），并先后于2022—2023年應(yīng)用于湖北省京山市高關(guān)水庫除險加固工程白蟻防治項目、湖北省荊門市漳河水庫除險加固工程白蟻防治項目、江蘇省如皋市堤防白蟻防治項目。

據(jù)有關(guān)管理單位反饋，該智能監(jiān)測裝置使用方便、準確率高。用戶通過智能監(jiān)測平臺能夠及時了解白蟻活動情況，準確預(yù)警蟻患風(fēng)險，做到早預(yù)防、早發(fā)現(xiàn)、早治理。該白蟻智能監(jiān)測平臺具有實時監(jiān)控、無導(dǎo)線、遙感技術(shù)、非開艙等優(yōu)點，助推水利工程白蟻防治方式向智能高效、安全環(huán)保轉(zhuǎn)變。

五、結(jié)論與展望