面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置及方法

摘要

本发明公开一种面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置及方法，由设置在林区内的一个总控室，一个益鸟养殖场和多个益鸟养殖室组成，总控室内设有上位机，上位机通过无线模块分别与益鸟养殖场和益鸟养殖室内部进行信息交换；益鸟养殖室内部养殖有益鸟且设有MCU控制器、鸟食称重托盘、鸟食投放装置以及摄像头，益鸟养殖室的外部侧壁上固定设有益鸟仿声播放器，由总控室通过无线模块远程控制益鸟养殖室内鸟食称重托盘上的鸟食数量多少与益鸟仿声器信号的强弱，对鸟食数量进行调节，并通过益鸟养殖场向益鸟养殖室补充一定数量的益鸟，从而很好的解决林区内益鸟分布的均匀性问题，达到林木病虫害的生态防治要求。

权利要求

1.一种面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置，由设置在林区内的一个总控室(1)，一个益鸟养殖场(2)和多个益鸟养殖室(3)组成，其特征是：总控室(1)内设有上位机，上位机通过无线模块分别与益鸟养殖场(2)和益鸟养殖室(3)内部进行信息交换；益鸟养殖室(3)内部养殖有益鸟(4)且设有MCU控制器(9)、鸟食称重托盘(7)、鸟食投放装置(16)以及摄像头(15)，益鸟养殖室(3)的外部侧壁上固定设有益鸟仿声播放器(11)，益鸟养殖室(3)的内部中间位置是水平的鸟食称重托盘(7)，摄像头(15)固定连接益鸟养殖室(3)的内部侧壁，在食称重托盘(7)的上部装有鸟食投放装置(16)；益鸟仿声播放器(11)、鸟食投放装置(16)、鸟食称重托盘(7)和摄像头(15)分别引出信号控制线连接MCU控制器(9)。

2.根据权利要求1所述的一种面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置，其特征是：益鸟养殖室(3)的内底部固定设有益鸟栖息横杆(5)，MCU控制器(9)固定连接在益鸟栖息横杆(5)的上部，MCU控制器(9)内置有无线模块。

3.根据权利要求1所述的一种面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置，其特征是：多个益鸟养殖室(3)均匀设置在林区内。

4.一种如权利要求1所述的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置的益鸟养殖方法，其特征是具有以下步骤：

1)总控室(1)通过无线模块控制益鸟养殖场(2)给各益鸟养殖室(3)均匀派送设定数量的益鸟；

2)总控室(1)通过无线模块远程控制各个益鸟养殖室(3)内部的鸟食投放装置(16)投放设定量的鸟食至称重托盘(7)上，MCU控制器(9)实时记录各称重托盘(7)上的鸟食重量ji，计算出林区内的总鸟食数量为 n为益鸟养殖室(3)的总数量，i＝1,2,

3...n；

3)摄像头(15)采集图片并传至总控室(1)，上位机计算出各益鸟养殖室(3)中的益鸟数量mi和林区内益鸟总数量

4)评估当前季节整片林区内害虫的总重量k的最大值kmax与最小值kmin，养活每只益鸟所需的平均害虫重量α，得出林区所能容纳养活的益鸟数量范围为 以及每个益鸟养殖室(3)中的益鸟数量范围[a,b]，

5)总控室(1)将各益鸟养殖室(3)的益鸟数量mi与[a,b]进行比较，当某益鸟养殖室(3)的益鸟数量mi小于a时，总控室(1)控制该益鸟养殖室(3)增大仿声播放器(11)的仿声信号以聚集益鸟；当某益鸟养殖室(3)的益鸟数量mi大于b时，总控室(1)控制该益鸟养殖室(3)减小仿声播放器(11)的仿声信号以疏散益鸟；当各益鸟养殖室(3)的益鸟数量mi在[a,b]范围内时，总控室(1)计算得出每个益鸟养殖室(3)中所需投放鸟食重量 m为当前整片林区内益鸟的总数量，α为养活每只益鸟所需的平均害虫重量，k为当前整片林区内害虫的总重量，t为与1Kg害虫重量等价的益鸟粮食的重量；

6)总控室(1)获取各益鸟养殖室(3)内部称重托盘(7)上的鸟食重量γi并判断，若γi<β，则总控室(1)控制该益鸟养殖室(3)内的鸟食投放装置(16)增大鸟食投放量至β；若γi>β，则减少鸟食投放量。

5.根据权利要求4所述的益鸟养殖方法，其特征是：步骤5)中，当增大仿声播放器(11)经设定时间后，摄像头(15)采集该益鸟养殖室3内部图片并传至总控室(1)，上位机计算出该益鸟养殖室(3)此时的益鸟数量mi并再与a、b进行比较，若mi仍小于a，则总控室(1)控制益鸟养殖场(2)由人工向该益鸟养殖室(3)补充益鸟数量至[a,b]范围内。

6.根据权利要求4所述的益鸟养殖方法，其特征是：步骤6)中，当益鸟养殖室(3)内的称重托盘(7)上的鸟食重量处于动态平衡时，重复执行方法步骤3)～6)。

说明书

面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及林木病虫害的生态防治领域，特别是涉及益鸟的养殖装置与方法。

背景技术

[0002] 林木病虫害是一种非常普遍的自然灾害，可能会造成林木生长不良，使得木材及林副产品的产量下降，甚至导致整株林木死亡。因此，林木病虫害的防治工作尤为重要。现
有的林木病虫害的主要防治方法是：将农药直接喷洒在林木上，并通过农药的毒性将害虫
杀灭，由此实现林木病虫害的防治，这种病虫害防治方法由于自身原理所限，存在如下问
题：由于农药具有挥发性和残留性，导致农药一方面会挥发到大气中，另一方面会残留在土
壤中，由此造成二次污染；在喷洒农药过程中，农药会发生雾化，由此容易造成工作人员中
毒；当森林发生大面积病虫害时，喷洒农药需要投入大量的人力和物力，导致防治成本过
高。

[0003] 中国专利申请号为CN201720746312.6的文献公开一种招引益鸟的人工鸟巢，巢箱种类包括竹节式、瓦钵式、捆绑式、木箱式等，为益鸟提供栖息之地。中国专利申请号为
CN200420039726.8的文献公开一种益鸟招引饲养器，主要包括食料仓、饮水器、底板和框架
等，可以方便的挂在林区内吸引并为益鸟提供栖息之地。然而，这两种方案并不能在林区内
通过控制益鸟数量、益鸟分布均匀性以及控制益鸟食量来达到生态防治林木病虫害的目
的。

发明内容

[0004] 本发明的目的针对上述问题，提出了一种面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置与方法，对捕捉害虫为食的益鸟进行养殖并均匀放飞到目标林区，通过控制林区内益鸟
的数量与投放的益鸟食量，使益鸟捕捉一定量的害虫作为食物，从而达到林木病虫害的生
态防治要求。

[0005] 本发明所述的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置采用以下技术方案：由设置在林区内的一个总控室，一个益鸟养殖场和多个益鸟养殖室组成，总控室内设有上位机，
上位机通过无线模块分别与益鸟养殖场和益鸟养殖室内部进行信息交换；益鸟养殖室内部
养殖有益鸟且设有MCU控制器、鸟食称重托盘、鸟食投放装置以及摄像头，益鸟养殖室的外
部侧壁上固定设有益鸟仿声播放器，益鸟养殖室的内部中间位置是水平的鸟食称重托盘，
摄像头固定连接益鸟养殖室的内部侧壁，在食称重托盘的上部装有鸟食投放装置；益鸟仿
声播放器、鸟食投放装置、鸟食称重托盘和摄像头分别引出信号控制线连接MCU控制器。

[0006] 所述的益鸟养殖装置的养殖方法采用的技术方案是具有以下步骤：

[0007] 1)总控室通过无线模块控制益鸟养殖场给各益鸟养殖室均匀派送设定数量的益鸟；

[0008] 2)总控室通过无线模块远程控制各个益鸟养殖室内部的鸟食投放装置投放设定量的鸟食至称重托盘上，MCU控制器实时记录各称重托盘上的鸟食重量ji，计算出林区内的
总鸟食数量为 n为益鸟养殖室3的总数量，i＝1,2,3...n；

[0009] 3)摄像头采集图片并传至总控室，上位机计算出各益鸟养殖室中的益鸟数量mi和林区内益鸟总数量

[0010] 4)评估当前季节整片林区内害虫的总重量k的最大值kmax与最小值kmin，养活每只益鸟所需的平均害虫重量α，得出林区所能容纳养活的益鸟数量范围为 以及
每个益鸟养殖室中的益鸟数量范围[a,b]，

[0011] 5)总控制器将各益鸟养殖室的益鸟数量mi与[a,b]进行比较，当某益鸟养殖室的益鸟数量mi小于a时，总控室控制该益鸟养殖室增大仿声播放器的仿声信号以聚集益鸟；当
某益鸟养殖室的益鸟数量mi大于b时，总控室控制该益鸟养殖室减小仿声播放器的仿声信
号以疏散益鸟；当各益鸟养殖室的益鸟数量mi在[a,b]范围内时，总控室计算得出每个益鸟
养殖室中所需投放鸟食重量 m为当前整片林区内益鸟的总数量，α为养活
每只益鸟所需的平均害虫重量，k为当前整片林区内害虫的总重量，t为与1Kg害虫重量等价
的益鸟粮食的重量；

[0012] 6)总控室获取各益鸟养殖室内部称重托盘上的鸟食重量γi并判断，若γi<β，则总控室控制该益鸟养殖室内的鸟食投放装置增大鸟食投放量至β；若γi>β，则减少鸟食投放
量。

[0013] 本发明与已有方法相比，具有如下优点：

[0014] 1、本发明提出的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖方法通过益鸟养殖场对捕捉害虫的益鸟进行养殖，控制林区内益鸟数量与益鸟分布均匀性以及对益鸟养殖室中的鸟
食数量进行调节，使益鸟捕捉一定量的害虫作为食物，从而达到林木病虫害的生态防治要
求。

[0015] 2、本发明提出的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖方法通过控制林区内益鸟数量与益鸟养殖室内投放的益鸟食量间接对林木病虫害进行防治，完全避免农药的使用，
从而避免导致工作人员中毒和环境二次污染，有利于生态环境安全。

[0016] 3、本发明设计的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置通过摄像头实时获取各益鸟养殖室内益鸟数量，由总控室通过无线模块远程控制益鸟养殖室内鸟食称重托盘上
的鸟食数量多少与益鸟仿声器信号的强弱，并通过益鸟养殖场向益鸟养殖室补充一定数量
的益鸟，从而很好的解决林区内益鸟分布的均匀性问题。

[0017] 4、本发明提出的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖方法根据季节经验评估林区内的害虫量以及此时林区内害虫量所能养活容纳的益鸟数量，进而得出林区内每个益鸟
养殖室内所需投放的益鸟食量，从而有效的解决鸟食过多益鸟不捕捉害虫和鸟食过少益鸟
吃不饱而飞出林区的问题。

[0018] 5、本发明提出的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置中的摄像头、鸟食称重托盘、益鸟仿声播放器等通过无线模块与总控室进行信息交换，实现了林木病虫害生态防
治的智能化管理，有效的减少了人力物力的投入。

附图说明

[0019] 图1是本发明所述的面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置的结构示意图；

[0020] 图2是图1中益鸟养殖室的整体结构放大图；

[0021] 图3是图1的控制框图；

[0022] 图4是图1所示装置的益鸟养殖方法流程图；

[0023] 附图中各部件的序号和名称：1、总控室，2、益鸟养殖场，3、益鸟养殖室，4、益鸟，5、益鸟栖息横杆，6、称重托盘支架，7、称重托盘，8、鸟食，9、MCU控制器，10、螺丝，11、益鸟仿声
播放器，12、益鸟仿声播放器支架，13、摄像头支架，14、旋转轴承，15、摄像头，16、投食装置，
17、投食装置支架。

具体实施方式

[0024] 参见图1，本发明面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖装置由设置在林区内的一个总控室1，一个益鸟养殖场2和多个益鸟养殖室3组成，益鸟养殖室3的数量是n个，n个益鸟
养殖室3均匀设置在林区内。总控室1内设有上位机，上位机通过无线模块分别与一个益鸟
养殖场2和n个益鸟养殖室3内部进行信息交换。

[0025] 参见图2，益鸟养殖室3内部除了养殖有益鸟4，还设有MCU控制器9、鸟食称重托盘7、鸟食投放装置16以及摄像头15。在益鸟养殖室3的外部侧壁上通过支架12固定安装益鸟
仿声播放器11，益鸟仿声播放器11经信号控制线连接MCU控制器9。益鸟养殖室3的内底部固
定了益鸟栖息横杆5，用于给益鸟4的栖息。益鸟养殖室3的内部中间位置是水平的鸟食称重
托盘7，鸟食称重托盘7通过支架6固定。鸟食称重托盘7经信号控制线连接MCU控制器9。摄像
头15通过支架13固定在益鸟养殖室3的内部侧壁，并引出信号控制线连接MCU控制器9，在支
架13的中部设有旋转轴承14，可使摄像头15全方位转动以便清晰采集益鸟养殖室3内的益
鸟数量。在食称重托盘7的上部安装鸟食投放装置16，鸟食投放装置16通过支架17固定连接
鸟食称重托盘7，并引出信号控制线连接MCU控制器9。MCU控制器9通过螺丝10固定在益鸟栖
息横杆5的上部。MCU控制器9内置有无线模块。

[0026] 参见图3，总控室1内的上位机通过无线模块与益鸟养殖室3内的MCU控制器9中的无线模块进行信息交换，MCU控制器9通过控制信号线分别控制摄像头15、鸟食投放装置16
和益鸟仿声播放器11工作，并通过控制信号线接收鸟食称重托盘7和摄像头15的信息反馈。

[0027] 总控室1能通过无线模块控制益鸟养殖场2向林区内的各个益鸟养殖室3派送一定数量的益鸟，经过一段时间后，通过摄像头15实时采集分析得出益鸟数量，当益鸟数量小于
期望的数量范围时，总控室1通过无线模块控制益鸟仿声播放器11增大仿声信号以及控制
鸟食投放装置16增大鸟食投放量以聚集益鸟，达到期望的益鸟数量范围，一定时间后若某
个益鸟养殖室3内的益鸟数量仍小于期望的益鸟数量范围，则由总控室1通过无线模块控制
益鸟养殖场2通过人工向该益鸟养殖室3补充一定数量的益鸟至期望数量范围内。当益鸟数
量大于期望的数量范围时，由总控室1通过无线模块控制益鸟仿声播放器11减小仿声信号，
以疏散益鸟，使益鸟数量达到期望的益鸟数量范围，从而很好地控制林区内益鸟数量的分
布均匀性。

[0028] 上位机通过无线模块MCU控制器9进行信息交换，从而远程获取益鸟养殖室3内部摄像头15采集到的益鸟数量以及称重托盘7上鸟食的重量，并控制益鸟养殖室3内部鸟食投
放装置16的鸟食投放量以及控制益鸟养殖室3外部益鸟仿声播放器11的播放信号的强弱。
在益鸟养殖场3内人工饲养一定数量的益鸟，当林区内益鸟数量不足时由总控室1通过无线
模块命令益鸟养殖场2向林区内其中之一个益鸟养殖室补充一定数量的益鸟。

[0029] 参见图1‑4，本发明面向林木病虫害生态防治的益鸟养殖工作时，其具体步骤如下：

[0030] (1)总控室1通过无线模块控制益鸟养殖场2给林区内各益鸟养殖室3均匀派送设定数量的益鸟。

[0031] (2)总控室1通过无线模块远程控制各个益鸟养殖室3内部的鸟食投放装置16投放设定量的鸟食至称重托盘7上，并由MCU控制器9实时记录各称重托盘7上的鸟食重量ji(单
位：Kg)，计算出林区内的总鸟食数量为 其中n为林区内益鸟养殖室3的总数量，
i为林区内各益鸟养殖室3的编号，i＝1,2,3...n，ji为林区内各益鸟养殖室3内的鸟食重
量。

[0032] (3)摄像头15采集各益鸟养殖室3内部及周围图片并传至总控室1，由总控室1内的上位机分析计算得出各益鸟养殖室3的益鸟数量mi，并计算得出此时林区内益鸟总数量

[0033] (4)根据经验值，评估当前季节整片林区内害虫的总重量k(单位：Kg)的最大值kmax与最小值kmin，养活每只益鸟所需的平均害虫重量α(单位：Kg)，得出整片林区所能容纳养活
的益鸟数量范围为 则可得出为保持林区内益鸟分布均匀性，每个益鸟养殖室
3的益鸟数量范围为[a,b]，其中 将益鸟数量范围
内置于总控制器1的上位机中，此时总控制器1将各益鸟养殖室3的益鸟数量mi与林区内益
鸟均匀分布时的益鸟数量范围a、b进行比较，判断各益鸟养殖室3的益鸟数量mi是否在[a,
b]范围内。

[0034] (5)当某益鸟养殖室3的益鸟数量mi小于均匀分布时的最小益鸟数量a时，总控室1控制该益鸟养殖室3增大仿声播放器11的仿声信号以聚集益鸟。增大仿声播放器11经过设
定时间后，摄像头15采集该益鸟养殖室3内部及周围图片并传至总控室1，由总控室1内的上
位机分析计算得出该益鸟养殖室3此时的益鸟数量mi并再与a、b进行比较。若mi仍小于a，则
总控室1控制益鸟养殖场2由人工向该益鸟养殖室3补充一定数量益鸟至[a,b]范围内。而若
此时mi大于b，则执行下述步骤(6)。

[0035] (6)当某益鸟养殖室3的益鸟数量mi大于均匀分布时的最大益鸟数量b时，总控室1控制该益鸟养殖室3减小仿声播放器11的仿声信号以疏散益鸟。

[0036] (7)当步骤(4)中的各益鸟养殖室3的益鸟数量mi在[a,b]范围内时，总控室1计算得出每个益鸟养殖室3中所需投放鸟食重量为 (单位：Kg)。其中，m为当前
整片林区内益鸟的总数量，α为养活每只益鸟所需的平均害虫重量，k为当前整片林区内害
虫的总重量，t为与1Kg害虫重量等价的益鸟粮食的重量，n为整片林区内益鸟养殖室3的总
数量。

[0037] (8)总控室1远程获取各益鸟养殖室3内部称重托盘7上的鸟食重量γi。

[0038] (9)总控室1对鸟食重量γi进行判断，若γi<β，说明某益鸟养殖室3内称重托盘7上的鸟食重量小于应投放益鸟食量β，则总控室1通过无线模块控制该益鸟养殖室3内的鸟食
投放装置16增大鸟食投放量至β。

[0039] (10)若γi>β，说明某益鸟养殖室3内称重托盘7上的鸟食重量大于应投放益鸟食量β，则总控室1通过无线模块控制该益鸟养殖室3内的鸟食投放装置16减少鸟食投放量。

[0040] (11)总控室1完成上述比较后，鸟食投放装置16随即完成控制鸟食投放多少的动作，当益鸟养殖室3内的称重托盘7上的鸟食重量处于动态平衡时，返回步骤(3)，重新采集
各益鸟养殖室3内的益鸟数量，并重复执行方法步骤(3)～(11)，使得林区内益鸟分布均匀
以及各益鸟养殖室3内的益鸟食量处于动态平衡中。