昆虫监测对于提升人类对保护和恢复生物多样性、可持续生产作物以及减少人类与牲畜疾病传播媒介的认识和能力来说至关重要。传统的诱捕和识别的监测方法既耗时又昂贵，相比较而言，自动化监测方法将显著提升目前的技术水平。
据麦姆斯咨询报道，来自丹麦哥本哈根大学（University of Copenhagen）和瑞典隆德大学（Lund University）的研究者提出了一款用于野外飞行昆虫监测的近红外传感器。该近红外传感器旨在最大限度地减少人为监测带来的偏差，可供非技术人员使用，并且能够实现无人值守的长期监测。与现有昆虫学研究应用的激光雷达相比，该近红外传感器的测量范围更小，但更符合人眼安全标准并且防风雨影响。
新型近红外传感器图示
这项研究以题为“Automating insect monitoring using unsupervised near-infrared sensors”，于近日发表于Scientific Reports期刊。这项研究工作获得了丹麦创新基金（Innovation Fund Denmark）的资助。
研究人员提出利用一种分布式无线传感器网络来实现昆虫监测的自动化，该传感器可记录昆虫背向散射的近红外调制信号。该装置是一种基于双波长红外发光二极管的紧凑型传感器，能够在各种天气条件下进行全年无人值守的自动化长期昆虫监测。该近红外传感器能够以千赫（kHz）的速度记录来自穿过测量区域每只昆虫的背向散射光。昆虫的观测数据将会被自动提取并通过蜂窝连接与环境元数据一起传输到云端的数据库。该近红外传感器记录的昆虫特征主要包括：翼拍谐波、黑化以及飞行方向。
近红外传感器测量原理示意图
为了验证该近红外传感器的性能，研究人员在4周时间内，分别使用6个黄色水诱虫陷阱和6颗传感器测量了油菜田每日的昆虫数量及其相关性。通过对两种方法比较发现，斯皮尔曼等级相关系数为0.61，p值为0.0065，而传感器记录的昆虫观测量大约是传统诱虫陷阱监测的19倍，并展示出更大的时间动态。
该研究主要介绍了一款无监督的近红外传感器在昆虫监测中的应用。该近红外传感器的测量原理与昆虫学应用的激光雷达装置类似，但对近场测量进行了优化。同时，该传感器简化了安装过程，使传感器的稳定性增加，非技术性专家也可完成操作，并实现了长期的无人值守的自动化监测。另外，该近红外传感器可自动从原始数据中提取昆虫事件，并利用内置调制解调器进行传输，以便进一步数据处理。
这款基于近红外传感器的监测方法有望从功能性、标准化以及可扩展性等方面提高昆虫监测的自动化技术水平。到目前为止，研究者已实地部署了119项类似的测量点，并且在2021年年间，该云数据库已收集了超过1800万次昆虫观测数据。该传感器还可用于探索生物多样性的评估、杀虫剂耐药性以及偏远地区的长期监测等应用领域，促进目前难以或无法使用常规方法的研究。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41598-022-06439-6
延伸阅读：
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《VCSEL期刊文献检索与分析-2022版》
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《激光雷达产业及核心元器件-2020版》
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