一种病媒生物智能监测与精准消杀系统的制作方法

本发明涉及病媒生物防治，尤其涉及一种病媒生物智能监测与精准消杀系统。

背景技术：

1、随着城镇公共卫生安全要求提高和病媒生物防治精细化发展，传统病媒生物防治多基于固定周期和固定药量的被动消杀模式，未建立基于病媒生物种群动态与药剂持效衰减耦合的监测预警机制，导致药剂投放与实际病媒活动需求脱节，在病媒密度骤变时出现药剂浪费或防治缺口并存的问题。

2、例如，公开号为cn219398303u的中国专利公开了一种病媒生物防治用的喷洒消毒装置，该装置仍然存在仅依靠固定机械结构实现药剂喷洒，未建立基于病媒生物密度监测值与环境温湿度、风速实时变化的风险预测机制，导致消杀响应滞后于实际病媒活动变化，在病媒繁殖高峰期出现防治不力的问题；且该装置仅通过统一剂量实现区域覆盖，未将智能消杀装置纳入协同调控，各装置运行剂量独立设定，导致病媒密度分布不均与药剂浪费并存。

3、公开号为cn116267836a的中国专利公开了一种新型害虫智能监测诱杀装置，虽实现了害虫的智能监测与诱杀，但未考虑病媒生物活动受环境温湿度耦合影响及风速对药剂扩散的衰减作用，预测模型未与药剂投放策略动态耦合；且该方法仅通过定时定量投放实现区域覆盖，各装置运行剂量独立设定，密度偏差修正后装置偏离高效防治区间运行，防治效果与药剂节约相互割裂，难以兼顾。

技术实现思路

1、为此，本发明提供病媒生物智能监测与精准消杀系统，用以克服现有技术中智能消杀装置运行策略独立设定、缺乏协同优化机制，导致病媒防治效果差与药剂利用率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供病媒生物智能监测与精准消杀系统，包括：

3、病媒状态感知单元，用以对病媒状态数据进行采集，所述病媒状态数据包括病媒生物密度监测值、环境温度、环境湿度、风速、各监测点实时病媒密度和实时药剂残留浓度；

4、病媒风险预测单元，用以根据病媒状态数据对病媒活动风险预测值进行预测；

5、消杀协同调控单元，用以根据所述病媒活动风险预测值对防治策略进行生成，还用以根据所述各监测点实时病媒密度和时序药效耦合指数对防治策略进行优化，还用以根据防治策略对各智能消杀装置进行启停与剂量控制，所述优化包括第一优化和第二优化；

6、精准投放单元，用以根据防治策略中的目标药剂浓度对电动药剂调节阀开度进行调节。

7、优选地，根据病媒状态数据对病媒活动风险预测值进行预测，包括：

8、根据病媒生物密度监测值nv对τ时间窗口内平均病媒密度指数na进行计算，设定na=∫(nv×dt)/τ，其中τ为病媒活动积分时间窗口，dt为采样时间间隔；

9、根据环境温度te和病媒适宜温度基准值t0对温度偏离度td进行计算，设定td=|te-t0|；

10、根据环境湿度he和病媒适宜湿度基准值h0对湿度偏离度hd进行计算，设定hd=|he-h0|；

11、根据温度偏离度td和湿度偏离度hd对环境适宜度指数va进行计算，设定va=1/(1+at×td+ah×hd)，其中at为温度敏感系数，ah为湿度敏感系数；

12、根据平均病媒密度指数na和环境适宜度指数va对病媒活动状态指数ps进行计算，设定ps=na×va；

13、根据风速ws对药剂扩散修正系数kd进行计算，设定kd=1/(1+aw×ws)，其中aw为风速衰减系数；

14、根据孳生地风险分级指数sr、历史密度指数nh、防治面积ra、单位面积设计药剂指标qd、病媒活动状态指数ps、药剂扩散修正系数kd和病媒密度变化率nd对病媒活动风险预测值rd进行计算，设定rd=sr×nh×ra×qd×ps×kd×[1-ac×sign(nd)]，其中ac为密度变化修正系数，sign(nd)为密度变化方向函数，当nd≥0时sign(nd)=-1，当nd＜0时sign(nd)=+1。

15、优选地，根据所述病媒活动风险预测值对防治策略进行生成，包括：

16、根据病媒活动风险预测值rd和药剂有效成分浓度ce对目标药剂总需求md进行计算，设定md=rd/(ce×ue)，其中ue为药剂有效利用率；

17、根据目标药剂总需求md和单台智能消杀装置额定单次投放量mr对运行装置台数nn进行计算，设定nn=⌈md/mr⌉，其中⌈⌉为向上取整运算；

18、根据运行装置台数nn对基础投放剂量矩阵bd进行生成，设定bd={b1,b2,...,bi}，其中bi为第i个运行装置的基础剂量，i为运行装置的次序，i≤nn，设定bi=md/nn，并将运行装置台数nn、基础投放剂量矩阵bd和目标药剂浓度ct作为防治策略进行输出。

19、优选地，所述第一优化包括：

20、根据各监测点实时病媒密度nr和对应预测病媒密度np对各监测点密度偏差指数di进行计算，设定di=|nr-np|/np；

21、根据各监测点密度偏差指数di对区域最大密度偏差dm进行获取，设定dm=max(d1,d2,...,di)；

22、将区域最大密度偏差dm与预设密度偏差阈值d0进行比对，根据比对结果对病媒密度状态进行判断，并根据判断结果对防治策略进行调整。

23、优选地，将区域最大密度偏差dm与预设密度偏差阈值d0进行比对，根据比对结果对病媒密度状态进行判断，并根据判断结果对防治策略进行调整，包括：

24、当dm≤d0时，判定病媒密度状态为正常，不对防治策略进行调整；

25、当dm＞d0时，判定病媒密度状态为异常，对防治策略进行调整，所述调整包括：根据各监测点密度偏差指数di和区域最大密度偏差dm对基础投放剂量矩阵bd进行调整，得到第一优化矩阵ts，将基础投放剂量矩阵bd中的第i个运行装置的基础计量bi修正为第一优化剂量ti，设定ti=bi×(1+cu×di/dm)，其中cu为密度修正系数，并将防治策略中的基础投放剂量矩阵bd的数值替换为第一优化矩阵ts的数值。

26、优选地，所述第二优化包括：

27、根据各监测点消杀前病媒密度nb和消杀后即时病媒密度nc对消杀效果指数ei进行计算，设定ei=(nb-nc)/nb；

28、根据消杀后τ时刻病媒密度nt和消杀后即时病媒密度nc对药效保持率er进行计算，设定er=(nc-nt)/nc；

29、根据历史同期同剂量消杀效果指数eh和当前消杀效果指数ei对抗药性指数ar进行计算，设定ar=(eh-ei)/eh；

30、根据消杀效果指数ei、药效保持率er和抗药性指数ar对时序药效耦合指数oc进行计算，设定oc=ei×er×(1-ar)；

31、将时序药效耦合指数oc与预设耦合阈值oy进行比对，根据比对结果对消杀效果状态进行判断，并根据判断结果对第一优化的过程进行优化。

32、优选地，将时序药效耦合指数oc与预设耦合阈值oy进行比对，根据比对结果对消杀效果状态进行判断，并根据判断结果对第一优化的过程进行优化，包括：

33、当oc≥oy时，判定消杀效果状态为优良，不对第一优化的过程进行优化；

34、当oc＜oy时，判定消杀效果状态为偏离，对第一优化的过程进行优化，所述优化包括：对第一优化矩阵ts进行精校，得到时序药效耦合优化矩阵od，将第一优化矩阵ts中的第一优化剂量ti优化为耦合优化剂量oi，设定oi=ti×(1+co×(oy-oc)/oy)，其中co为效果补偿系数，并将防治策略中的基础投放剂量矩阵bd的数值替换为时序药效耦合优化矩阵od的数值。

35、优选地，所述消杀协同调控单元根据防治策略中的运行装置台数nn和投放剂量矩阵bd对各智能消杀装置进行启停与剂量控制。

36、优选地，所述精准投放单元根据防治策略中的目标药剂浓度对电动药剂调节阀开度进行调节，包括：

37、根据防治策略中的目标药剂浓度ct和药剂浓度传感器测量的实测药剂浓度cc对浓度偏差cd进行计算，设定cd=ct-cc；

38、根据浓度偏差cd对目标开度kv进行计算，设定kv=km×[1-cp×cd/cx]，其中km为最大开度，cp为比例调节系数，cx为最大浓度偏差限值；

39、根据目标开度kv对电动药剂调节阀进行调节。

40、优选地，还包括环境安全保护单元，用以根据所述实时药剂残留浓度对环境安全状态进行判定，并根据判定结果对各智能消杀装置进行安全保护控制；

41、所述环境安全保护单元根据所述实时药剂残留浓度对环境安全状态进行判定，并根据判定结果对各智能消杀装置进行安全保护控制，包括：

42、根据实时药剂残留浓度rc对药剂残留状态进行监测；

43、将实时药剂残留浓度rc与预设残留下限阈值rl和预设残留上限阈值rh进行比对，根据比对结果对环境安全状态进行判定，并根据判定结果对各智能消杀装置进行安全保护控制，其中：

44、当rc＜rl时，判定环境安全状态为药剂不足，对各智能消杀装置进行安全保护控制，输出低量保护信号，控制智能消杀装置按预设最低安全剂量运行并告警；

45、当rc＞rh时，判定环境安全状态为药剂过量，对各智能消杀装置进行安全保护控制，输出过量保护信号，控制智能消杀装置逐级降量直至rc≤rh；

46、当rl≤rc≤rh时，判定环境安全状态为正常，不对各智能消杀装置进行安全保护控制。

47、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，所述系统通过防治策略生成，根据病媒活动风险预测值确定运行台数初值与基础投放剂量矩阵，实现消杀装置运行策略与病媒活动需求初步适配的技术效果，通过第一优化根据各监测点实时病媒密度与预测密度的偏差对基础投放剂量矩阵进行调整，实现病媒密度分布动态平衡的技术效果，通过第二优化根据各监测点消杀效果、药效保持率与抗药性指数的耦合关系对第一优化矩阵进行优化，实现密度平衡约束下药剂利用率最优的技术效果，进而达到通过对防治策略进行生成和精校，并根据防治策略对各智能消杀装置进行启停与剂量控制，实现病媒防治效果与药剂节约的协同调控技术效果。