基于智能化技术的房屋昆虫病害防治措施探讨

张 峰，谢翰忻

（广州市住房城乡建设行业监测与研究中心 广州 510699）

0 引言

昆虫对建筑物造成的损害在全球范围内愈发引起关注。红火蚁和白蚁等昆虫不仅会对建筑结构造成严重破坏，还可能对人类健康构成威胁。为应对这一严峻的现状，各地纷纷加强历史文化建筑保护传承工作，并试点推广历史建筑白蚁监测控制技术应用，以“预防为主，综合治理”的思路，将白蚁危害控制在初级阶段。

广州市对白蚁问题进行了深入调查，发现台湾乳白蚁是分布最广和最重要的危害种类，广州市的白蚁危害率在全国处于严重地区之列。针对这一情况，广州市先后修订了一系列相关处理规范和操作指引，为建筑物白蚁防治工程的技术管理提供了重要指导，推动了行业的规范健康发展。

除了传统的预防和处理方法，如选择适宜建筑材料和定期维护，智能化技术也成为一种有效的解决方案。利用BIM 技术、三维激光扫描技术、智能化监测系统、物联网感知技术等可以更高效地预防和处理昆虫侵害，降低房屋遭受病害的风险，并延长房屋的使用寿命。

预防和处理昆虫侵害是一个重要的挑战，需要综合运用传统方法与智能化技术，结合科学管理和技术创新，以保障建筑物的稳固与居住环境的健康。未来，随着智能化技术和新型材料的不断发展，我们有信心为建筑物的防虫能力进一步提升，为创造更优质的居住环境做出更大贡献。

1 现状

1.1 昆虫对建筑物的损害现状

像红火蚁和白蚁这样的昆虫会对全球建筑物造成巨大的损害。根据统计，仅白蚁在美国每年造成的经济损失就超过50亿美元［1］。

白蚁可以啃食木材、石膏和绝缘材料（见图1），对建筑物造成结构损坏。红火蚁不仅会破坏建筑物，还会对人类健康构成威胁。它们会螫人并引发过敏反应。为贯彻落实城乡建设工作，加强历史文化保护传承，广州省试点推广历史建筑白蚁监测控制技术应用，在历史建筑修缮中推广“预防为主，综合治理”的思路，同时加大对历史建筑保护责任人宣传力度，及时将白蚁危害控制在初级阶段。

图1 白蚁对木材的侵害Fig.1 Damage to Wood by Termites

2020 年4 月～10 月，广州市首次系统开展广州市房屋建筑白蚁蚁患调查。本次项目共对广州市11 个行政区36个建制街（镇）的1 016栋房屋建筑进行了现场调查，调查显示，危害广州市房屋建筑的白蚁主要有5种，分别为台湾乳白蚁、广州散白蚁、黑翅土白蚁、堆砂白蚁、黄翅大白蚁，其中的台湾乳白蚁占采样标本的92.3%，是分布最广和最重要的危害种类；广州房屋平均白蚁入室危害率为30.4%，是全国白蚁危害最为严重的地区之一，其中低层住宅（别墅）的入室危害率最高，达到46.4%；调查中统计共有23 科44 种园林绿化树木受到不同程度的白蚁危害，最常见的危害蚁种也是台湾乳白蚁。

1.2 对房屋及人类造成影响的昆虫

⑴红火蚁：红火蚁会在建筑物内外筑巢，它们的活动会破坏墙体结构，导致房屋的结构性能下降，也可能会对人体造成危害，例如咬人或引发过敏反应。

⑵白蚁：白蚁是建筑物最大的木材病害虫，它们会啃食木材内部，对建筑物的结构造成破坏，严重时可能会导致建筑物崩塌。

⑶蜘蛛：蜘蛛在房屋内或周围建立蜘蛛网，长期存在的蜘蛛网可能会对房屋的外观和结构造成损害，尤其是在织网蜘蛛数量较多时，它们的网可以形成覆盖整个建筑物的网罩，对建筑物造成一定程度的阻碍和破坏。

⑷蜜蜂和黄蜂：蜜蜂和黄蜂可能会在房屋内或附近建巢，这些巢穴可能会对房屋造成损害。

⑸蚂蚁：除了红火蚁之外，其他种类的蚂蚁也可能会在房屋内筑巢，进食食物和造成损害。

⑹蛾类和虫子：例如衣蛾、木蛀虫等，它们在衣物和木材上产卵和繁殖，长期存在的虫害可能会导致衣物或木材腐烂、变形或失去原本的使用价值，会对衣物和木材造成损害。

2 理论与应用

2.1 房屋病害治理理论

房屋病害治理的理论主要包括建筑材料学、结构力学、建筑物理学、防水技术、化学防腐、建筑节能等学科。其中，在预防和控制昆虫对房屋的损害方面，主要的理论和方法如下：

⑴材料学：选用抗腐蚀、耐久性强的材料，如不易被昆虫蛀咬的混凝土、金属等。

⑵结构力学：对建筑物结构进行合理设计和加固，以减少结构裂缝和缝隙，防止昆虫入侵和滋生。

⑶建筑物理学：合理设计通风系统，保持室内空气流通，降低室内湿度，防止昆虫在潮湿环境中滋生。

⑷防水技术：采用防水材料，加强屋面、地下室、墙壁等防水措施，防止昆虫在潮湿环境中滋生。

⑸化学防腐：使用具有杀虫功效的化学药剂，如氯氰菊酯等，对房屋结构进行防腐处理［2］。

⑹建筑节能：采用节能措施，如改善建筑保温性能、选择合适的采光方式等，使室内环境干燥、舒适，不利于昆虫滋生。

2.2 相关技术规范

2019 年10 月，广州市地方标准《建筑物白蚁防治技术规范》［3］顺利通过专家审定会。文献［3］立足于广州市建筑物白蚁防治的实际情况，结合建筑物白蚁防治的管理和使用需求，对广州市建筑物白蚁防治的基本要求、处理方法、验收方法等提出具体的要求，具有较强的实用性和可操作性。文献［3］的发布实施为广州市建筑物白蚁防治的使用与管理提供了指导，有利于加强广州市建筑物白蚁防治工程的技术管理，规范建筑物白蚁防治施工，促进广州市建筑物白蚁防治行业的规范健康发展。

3 预防与处理方法

3.1 传统方法预防及处理昆虫对房屋造成的影响

昆虫可以对房屋造成各种影响，从破坏木材结构到传播疾病等。传统的昆虫控制和预防方法包括化学杀虫剂、定期检查和维护房屋（见图2），保持房屋的干燥和清洁是预防昆虫入侵的关键。常见的几种昆虫实施排查和预防的方法如下：

⑴预防白蚁。使用白蚁屏障系统或定期进行白蚁检查。确保您的房屋没有潮湿或有漏水现象，并移除或修复任何潮湿或受损的木材或建筑材料［4］。

⑵预防红火蚁。避免堆放垃圾，食物残渣或果皮等食物源。定期检查外部植被，并确保没有任何植被接触到房屋外墙。

⑶预防蜜蜂。要避免蜜蜂滋扰，可以尝试不穿颜色鲜艳、花纹复杂的衣物，不穿有香水味道的衣物，避免在花园里穿裙子，不穿金属物品等。如果发现蜜蜂巢，最好请专业人员进行处理。

⑷预防蜘蛛。在家里保持干燥和清洁，并清除任何可能提供蜘蛛藏身之处的物品，如纸箱、木材和石头。使用蜘蛛喷雾剂和粘贴式蜘蛛网清除工具来消灭蜘蛛。

⑸预防其他昆虫。将所有的食物放入密封的容器中，清洁厨房和餐厅的区域，尤其是水槽和垃圾桶。清理所有的垃圾，并确保垃圾箱有盖子。

此外，预防昆虫侵害的常见处理措施有以下几个：

⑴建筑材料选择：选择适合当地气候和环境条件的建筑材料，以减少昆虫侵害的可能性。

⑵建筑结构设计：在建筑结构设计中考虑预防昆虫侵害的措施，如加强建筑的密封性和隔热性，以减少昆虫入侵的机会。

⑶定期维护：建筑师和业主应该定期检查和维护建筑物，及时修补破损和漏洞，以减少昆虫入侵的机会。

⑷化学防治：使用化学防治方法来防止昆虫入侵，如喷洒杀虫剂、放置毒饵等。

⑸生物防治：使用天敌或寄生虫等生物方法来防止昆虫入侵，以减少化学物质对环境的影响。

⑹物理防治：采用物理方法来防止昆虫入侵，如搭建物理屏障、使用紫外线灯等。

3.2 智能化技术预防及处理昆虫对房屋造成的影响

传统的处理方法通常是被动的而不是积极的，对解决昆虫病害并不十分高效，而智能化技术可以更加高效地进行防治。

3.2.1 BIM技术

BIM 技术可以帮助建筑师在建筑设计和建设的早期阶段识别潜在的昆虫侵害问题。通过BIM 技术可以检测到建筑中可能会导致昆虫侵害的潜在问题，如广东一家公司研究了基于BIM 技术的岭南传统民居数字化建设，帮助传统民居建立岭南传统民居建筑数据信息化模型，为那些缺少对历史建筑保护利用技术研究以及历史建筑生命周期全流程的信息管理提供便利。

利用BIM技术预防及解决房屋虫害的方法主要有：

⑴使用BIM 技术进行建筑设计时，可以考虑加强结构，使其更加紧密、无缝隙，从而防止虫害的入侵。

⑵在建筑施工过程中，可以利用BIM 技术进行材料的选择和规划，选择能够抵御虫害的建筑材料，同时规划好建筑的排水系统和通风系统，防止潮湿和通风不良等问题，从而预防虫害的滋生。

⑶利用BIM 技术进行建筑模拟和预测，可以模拟不同季节、不同温度、湿度等条件下建筑内部虫害的可能发生情况，从而及早预防和解决虫害问题。

⑷利用BIM 技术进行建筑维护和管理（见图3），及时检查建筑物的漏洞和损坏，及时修缮，避免虫害的进一步侵害和滋生［5］。

图3 利用BIM建筑图做超声波防虫措施Fig.3 Utilizing BIM Architectural Drawings for Ultrasonic Pest Prevention Measures

广州市在2020 年开展的《基于BIM-CIM 技术在古建筑数字化数据构建》课题研究，对李小龙故居、月峯书舍等古建筑历史文化建筑建模，使用点云技术、激光扫描技术并建立独有特色的可编（参）数据库，展开对陈家祠、中山纪念堂等古建的数字模型项目，破解文物与历史文化建筑等由于产权管理归属而难以开展保护活化措施的难题，充分发挥数字模型对历史建筑保护的先导引领作用，以数字化现代高科技为老城市增添新活力。

总的来说，BIM 技术可以帮助建筑师、工程师、施工人员和维护人员预测、预防和解决虫害问题，从而保证建筑物的质量和安全性。

3.2.2 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是一种非接触式测量技术，可以精确地捕捉建筑物的三维几何形状和表面细节［6］。通过利用三维激光扫描技术，对房屋内部和外部结构进行高精度的三维重建和分析，实现对虫害问题的精准诊断和治理。例如，德国柏林技术大学的研究人员利用三维激光扫描技术，对柏林大教堂的内部结构进行了详细的三维重建和分析，帮助确定了虫害问题的来源和治理方案。

利用三维激光扫描技术预防和解决房屋虫害的方法主要有：

⑴使用三维激光扫描技术对建筑物进行扫描，如图4 所示，可以精确地获取建筑物内部的结构和细节信息，包括墙壁、地板、屋顶等。这样可以更准确地定位房屋虫害的位置和程度［7］。

图4 三维激光扫描技术测绘应用示意图Fig.4 Schematic Diagram of Application of 3D Laser Scanning Technology for Mapping

⑵利用三维激光扫描技术生成建筑物的三维模型，可以模拟不同虫害的入侵情况，包括虫洞的位置、大小和数量等，从而帮助建筑师、设计师和维护人员更好地理解虫害问题，制定针对性的解决方案。

⑶利用三维激光扫描技术可以实现对建筑物的实时监测，对虫害问题进行及时发现和处理。一些虫害很难通过肉眼直接观察到，但是利用激光扫描技术可以非常容易地发现它们。

⑷利用三维激光扫描技术可以制定虫害防治方案，比如利用化学药剂或生物灭虫剂进行防治，可以利用三维模型进行虫害防治剂的施工规划和效果预测，从而提高防治效果和降低成本。

总之，利用三维激光扫描技术可以更加准确地发现、预测、防治和解决房屋虫害问题，从而保障建筑物的质量和安全性。

3.2.3 智能化监测系统

自动化监测技术是一种智能化方法，可以帮助建筑师和业主监测建筑物的环境条件，如温度、湿度和空气质量等。通过安装虫害监测设备，监测房屋内外空气、温度、湿度等环境因素的变化，及时发现虫害问题，进行预警和处理。例如，湿度水平的增加可能表明存在白蚁或其他喜欢潮湿环境的昆虫。自动化监测技术还可以在环境条件达到临界水平时提供警报，以便及时采取措施防止进一步损坏。

例如，日本一家公司开发出了一款名为“虫眼”的智能化虫害监测系统，能够通过摄像头和声音传感器，实现对房屋内外虫害的实时监测。

利用自动化监测技术预防和解决房屋虫害的方法主要有：

⑴利用自动化监测技术可以实现对建筑物内部环境的监测，包括温度、湿度、CO2浓度等参数的监测。这些环境因素是影响虫害滋生的重要因素，可以通过监测数据进行分析和预测，及早发现和解决虫害问题。

⑶利用自动化监测技术可以实现对建筑物的通风、排水等系统的自动控制。这些系统的良好运行可以预防虫害的滋生，而自动控制系统可以更加准确地控制系统的运行，降低虫害滋生的风险。

⑷利用自动化监测技术可以实现虫害预测和防治方案的制定。通过对虫害监测数据的分析和预测，可以制定更加有效的虫害防治方案，从而提高防治效果和降低成本。

2017 年7 月，广州陈家祠古建筑首次应用白蚁自动化实时监测预警系统［8］。根据古建筑围城式白蚁监测原则，按2 m 一个，在保护建筑四周，共计设置监测点160 个。第一年报警监测点25个，第二年报警监测点12 个，第三年报警监测点1个。所有报警装置均及时采取活体喷药，带入蚁巢，相互传染方式进行了处理，白蚁得到了精准、环保的灭杀。经过3年全自动监测预警，Sentricon 白蚁防治体系的运用，陈家祠一直以来难于解决的白蚁危害得到了彻底遏制，白蚁对古建筑的威胁基本解除。

在监测装置探测到白蚁入侵后，能实时在管理平台触发报警，显示入侵位置（见图5），指引现场灭治精准施策，实现对白蚁的自动化实时预警，以及对白蚁病害的监测治理准确高效应对，保护周期长，减少化学品污染，保护人居环境。

图5 白蚁智能监测系统构成Fig.5 Composition of Intelligent Termite Monitoring System

总之，利用自动化监测技术可以更加准确地发现、预测、防治和解决房屋虫害问题，从而保障建筑物的质量和安全性。

3.2.4 物联网感知技术

物联网感知技术是一种智能方法，通过连接到互联网的传感器监测建筑物，可以检测环境条件的变化，例如温度、湿度和二氧化碳水平，并将这些信息传输到云端的信息化管理平台。通过安装虫害感知设备，实现对虫害密度、类型等信息的采集和传输，以便快速诊断和治理虫害问题，也可以帮助建筑师和业主实时监测建筑物的环境条件，及时发现昆虫侵害的风险。

此外，物联网感知技术还可以提供实时的数据和分析，帮助建筑师和业主优化建筑物的维护计划和预防措施，从而减少昆虫侵害的可能性。例如，美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发出了一款基于无线传感器网络的虫害感知系统，能够实时监测棉铃虫的数量和分布。

4.互动协同。大部分互联网空间价值目标的达成需要多主体互动协同。由于自身资源局限性，任何单一组织或个人都无法完成全价值链或全生态系统的建构，因此只有多主体共同参与，交流协作，才能够整合资源，达到效用最大化。持续、双向的信息反馈和立体、网状的开放创新是网络协同的关键，这种结构也塑造了网络用户的使用习惯。

利用物联网感知技术预防和解决房屋虫害的方法主要有：

⑴利用物联网感知技术可以实现对建筑物内部环境的实时监测，包括温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度等参数的监测［9］。这些环境因素是影响虫害滋生的重要因素，可以通过监测数据进行分析和预测，及早发现和解决虫害问题。

⑵利用物联网感知技术可以实现对建筑物内部的虫害的实时监测。通过在建筑物内部放置虫害监测器和摄像头，可以实现对虫害的监测和记录，及早发现和解决虫害问题［10］，如图6所示。

图6 物联网感知技术应用示意图Fig.6 Schematic Diagram of Internet of Things Sensing Technology Application

⑶利用物联网感知技术可以实现对建筑物的通风、排水等系统的自动控制。这些系统的良好运行可以预防虫害的滋生，而自动控制系统可以更加准确地控制系统的运行，降低虫害滋生的风险。

⑷利用物联网感知技术可以实现虫害预测和防治方案的制定。通过对虫害监测数据的分析和预测，可以制定更加有效的虫害防治方案，从而提高防治效果和降低成本。

⑸利用物联网感知技术可以实现建筑物的远程监测和管理。通过连接到互联网，可以远程监测建筑物的环境和虫害情况，及时采取措施解决问题。

自2021 年5 月以来，通过创新白蚁病害监测技术，首次在广州市区建筑物进行白蚁病害自动监测。至今已先后在海珠区佳信花园、越秀区三眼井社区、天河区棠德花苑小区、天河区东方新世界熹园和越秀区颐秀华庭等5个小区建立白蚁自动监测系统。通过自动监测数据和人工检查数据与广州市CIM 平台对接，共同构筑老城区白蚁病害地图，实现对白蚁病害整体态势的远程感知，为白蚁预防和灭治工作提供了有力支撑。

3.2.5 信息化管理平台

信息化管理平台是一个集成了各种智能化技术和管理工具的软件系统。这种平台可以帮助建筑师和业主对建筑物的状态进行全面监测和管理。平台可以收集来自各种传感器和监测设备的数据，并对这些数据进行分析和处理，以便建筑师和业主及时发现并处理可能导致昆虫侵害的问题。此外，信息化管理平台还可以帮助建筑师和业主优化维护计划，从而降低维护成本和预防昆虫侵害的风险。建立虫害信息化管理系统，同时可以收集、记录和分析虫害信息，实现虫害监测和预警，预测虫害的滋生趋势，提供有效的虫害防治方案，从而实现更加高效的虫害防治，实现虫害防治的自动化管理，如图7所示。

图7 虫害管理信息化平台界面示意图Fig.7 Interface Schematic of Pest Management Information System Platform

利用信息化管理技术预防和解决房屋虫害的方法主要有：

⑴建立虫害信息化管理系统。建立虫害信息化管理系统，收集、记录和分析虫害信息（见图8），包括虫害的种类、数量、分布、滋生原因等，便于预测虫害发生的趋势和规律，及时采取相应的防治措施。

图8 数据信息采集端到端流程示意图Fig.8 End-to-End Data Information Collection Process

⑵ 建立虫害防治知识库。建立虫害防治知识库，整合虫害防治方面的知识和技术，为业主和维修人员提供参考和指导，帮助他们更加有效地预防和解决虫害问题。

⑶实现虫害监测和预警。利用传感器和监测设备，对建筑物的环境因素进行实时监测，当监测数据异常时，系统可以自动发出预警信息，及时发现虫害问题。

⑷实现虫害防治的自动化管理。利用自动化管理系统，实现虫害防治工作的自动化，包括自动控制灭虫灯、喷洒防虫剂、更换粘虫板等，减少人为操作的干扰，提高防治效果。

⑸利用云计算和大数据技术分析虫害数据。通过将虫害信息上传到云端，利用大数据技术分析虫害数据，预测虫害的滋生趋势，提供有效的虫害防治方案，从而实现更加高效的虫害防治。

总之，利用信息化管理技术可以更加准确地发现、预测、防治和解决房屋虫害问题，从而保障建筑物的质量和安全性。

3.2.6 自动化控制装置

利用自动化控制装置可以提高预防和处理昆虫入侵的效率和精度，并且减少对人类和环境的影响。然而，这些技术也需要合适的安装、维护和使用，以确保它们的有效性和可靠性。利用自动化控制装置来预防和解决房屋虫害的方法主要有：

⑴智能除虫器。智能除虫器能够自动检测和吸引昆虫，然后使用粘着垫或电网将其捕获。这些除虫器可以放置在房间里或室外，并且能够控制不同类型的昆虫，例如蚊子、苍蝇、蜜蜂、黄蜂和蜘蛛。

⑵智能防白蚁系统。智能防白蚁系统可以检测木材的温度、湿度和振动等指标，以便早期发现白蚁入侵迹象。一些系统还可以自动释放杀虫剂，以防止白蚁进一步繁殖。

⑶智能喷雾系统。智能喷雾系统可以将杀虫剂和除臭剂等物质定时喷洒到房屋周围的固定区域。这种系统可以定期启动，以便预防昆虫进入房屋。

⑷智能驱蚊器。智能驱蚊器使用特殊的光波或超声波来吸引和击退蚊子。这些设备可以在室内或室外使用，并且不会对人类和宠物造成伤害。

⑸智能化防蚁装置。安装智能化防蚁装置可以有效地防止红火蚁入侵，例如在门窗口安装防蚁网，或者在地面上安装防蚁隔离层等。这些智能化装置可以检测和防止蚂蚁进入房屋。

⑹智能化防白蚁隔离层。安装智能化防白蚁隔离层可以有效地防止白蚁入侵，例如在建筑结构中安装防白蚁隔离层，可以有效地隔离白蚁和建筑物之间的接触面，防止白蚁侵入房屋。

⑺智能化喷洒系统。使用智能化喷洒系统可以在发现昆虫入侵后，及时喷洒防治药剂，快速控制昆虫的数量和防治效果。例如可以利用无人机进行喷洒，提高喷洒效率和精度［11］。

4 结论

通过研究发现昆虫对建筑物的影响越来越严重，尤其白蚁和红火蚁的侵害造成巨大经济损失和健康威胁，预防和处理虫害是建筑师和业主面临的重要任务之一。通过传统方法与智能化技术相结合，如房屋病害治理的理论方法，结合BIM 技术、三维激光扫描技术、自动化监测技术、物联网感知技术以及智能化管理平台等方法，可以提高防治效率，降低房屋遭受病害的风险，延长房屋的使用寿命。此外，通过政府机构或权威机构建立相关技术标准、行业标准等方法，也有助于规范建筑物虫害防治工程，促进该行业的健康发展。同时，合理选择建筑材料、考虑建筑结构设计、定期维护和使用合适的防治方法也是预防和处理昆虫侵害的关键。在未来，智能化技术和新型材料的应用将进一步提高建筑物的防虫能力，为人类居住环境的改善做出更大的贡献。