links: Franklin Marshall Sac Chanel Chaussure Converse Nike France Abercrombie Longchamp Pas Cher Polo Ralph Lauren Sacoche Louis Vuitton Abercrombie Milano
打印文章
打印本文 打印本文  关闭窗口 关闭窗口  
植物保护学科病虫害防治数智化应用场景绿色解决方案
作者:店场网  文章来源:本站原创  点击数120  更新时间:2024/2/5 15:19:18  文章录入:张东波  责任编辑:张东波

植物保护学科病虫害防治数智化应用场景绿色化解决方案

——长三角四季三现鲜农业工程师学院科创项目2

 

张振武同学是学植物保护专业出身的,这门传统学科几十年一贯制,传统病虫害防治方法有许多已经是老黄历了,现在亟需进行数字化智能化转型升级。时至今日严重污染环境的化学防治方式,仍然是植物病虫害主流防治方式。生物防治虽然不污染环境,但是由于少慢差费难以规模化普及应用。诸如人工养鸟捉虫需要采取生物繁殖方式,白僵菌生产需要菌种培养基发酵设备等条件,赤眼蜂七星瓢虫等以虫治虫都难成气候。智能机器物理防治是绿色生产方式,能够克服化学防治环境污染弊端,能够克服生物防治少慢差费局限性,是植物保护领域的新质生产力,未来机器智能防治害虫将成为转型升级大方向。

 

多年来,化学防治是占统治地位的植物害虫防治方式,物理机械防治只是一种辅助防治手段,是一种可有可无的边缘防治方式。在数字智能技术同绿色农业深度融合大潮中,应用计算机视觉图像识别AI技术,基于5G无线通信网络万物互联基础设施,迁移应用微型无人机智能车技术,将这几项技术进行集成融合应用,就催生出微型机器鸟智能捕虫器新式武器。利用北斗导航定位等颠覆性技术,以地块为单位进行网格化防控管理,由于能够规避化学防治环境污染问题,而且拥有杀虫速度快效果好等优点。智能机器物理防治就由边缘变为主流方式,由配角群众演员升格为主角,成为杀虫剂减量化的重要解决方案

 

 

 

一、应用计算机视觉AI图像识别打造移动型智能机器鸟捕虫器

 

机器智能捕虫鸟是一个移动智能终端,利用了计算机视觉图像识别机器深度学习技术。对于AI图形识别大模型来说,这些海量作物害虫图像数据,是价值连城的宝贵数据资源。能够为AIoT催生出数以亿计的连接点,是5.5G通讯网络非常难得的应用场景。对于农作物病虫害防治来说,是一种颠覆性前沿技术,是一种绿色低碳害虫防治技术,能够收到化学农药减量化的突出效果,是农田害虫高效率低成本的防治措施。

 

1.1、现在,即将进入5G智能物联网时代,计算机视觉能力越来越强大,机器智能捕虫鸟对接计算机视觉图像识别技术,是计算机视觉可以大展身手的应用场景。通过不同虫态图像识别其是不是害虫,是什么种类的害虫。衍生应用微型无人机技术创新小型机器鸟智能捕虫器.开发能够啄食虫卵的专用机器鸟,开发能够捕杀成虫蛾子的专用机器鸟,开发能够捕杀幼虫的专用机器鸟,开发能够刺杀害虫蛹的专用机器鸟。

 

1.2、智能机器物理防治是植保领域的新质生产力,微型机器捕虫鸟是个移动智能终端,通过对微型无人机衍生应用,开发能够杀虫的智能机器捕虫鸟。智能捕虫鸟是物联网上的智能终端,对接5G即能产生强大的计算机视觉能力。计算机视觉是目前最重要的AI应用,智能捕虫鸟通过大量害虫图像数据识别训练,能够准确识别各种不同害虫,能够大量捕杀草地贪夜蛾等害虫控制虫灾泛滥。

 

1.3、对接计算机视觉图形识别技术,通过对不同虫态进行图像识别,能够精准识别是不是害虫,是什么种类的害虫。昆虫的一个生命周期具有四种不同虫态(卵、幼虫、蛹、成虫)。其中,虫卵和蛹是静止不动的,幼虫是能够爬行的,成虫蛾子是能够迁飞的,分别需要研发不同的智能终端进行捕杀,而且捕杀方式也各不相同。根据虫口密度可以预测危害程度,根据幼虫的虫龄预测虫害爆发的时间等等。

 

1.4、机器智能捕虫鸟能够获得海量重复性数据,是物联网融合计算机视觉可以大展身手的应用场景。智能机器捕虫鸟通过大量害虫图像数据识别训练,能够准确识别需要捕杀的重要害虫。虫卵个体小数量多,可以将附着虫卵的叶片采集下来,在机器鸟智能捕虫器腹内机械搅碎实现灭虫。蛹个体较大静止不动,利用针刺型机器鸟刺杀灭虫,捕杀幼虫的机器鸟是用喙将虫体切断,对成虫蛾子采取追杀方式,通过破坏蛾子飞行能力实现灭虫等等。

 

1.5、不同虫态发生时间和危害地域是可以预测预报的,能够根据迁飞路线及时掌握迁飞落脚的地域,根据不同虫态设置针对性智能机器鸟进行剿杀,智能捕虫鸟是工业化产品,可以大量生产制造出来,利用5G物联网可以大面积快速推广。即使迁飞害虫大规模突然爆发,也能够有效应对进行防治。机器智能捕虫鸟应用在农作物害虫防治场景中,可以为发展高质量农业创造巨大经济社会价值。

 

1.6、智能机器捕虫鸟是物联网上的智能终端,拥有计算机视觉能力。通过不同虫态(卵、幼虫、蛹、成虫)图形识别是不是害虫,是什么种类的害虫。根据虫口密度可以预测危害程度,害虫都是在幼虫阶段对种植作物造成危害,根据幼虫的虫龄预测虫害爆发的时间。不同的害虫有不同的防治方法,虫卵和蛹是静止不动的,幼虫是能够爬行的,成虫蛾子是能够迁飞的,分别需要研发不同的智能终端进行捕杀。

 

二、衍生应用微型无人机打造智能机器捕虫鸟防治草地贪夜蛾

 

智能机器捕虫鸟是物联网上的智能终端,拥有计算机视觉能力。智能机器捕虫鸟通过大量害虫图形数据识别训练,能够准确识别需要捕杀的重要害虫,AI图像识别技术拥有高效处理海量数据的能力,尤其擅长处理重复型大量数据,就是说AI大模型不怕数据量大,不怕数据多,最适合处理重复性海量大数据,这是AI大模型的拿手戏,能够让计算机视觉图像识别有用武之地一展身手,机器智能捕虫鸟防治害虫就是植保专业独创的应用场景。

 

2.1、据南京农业大学昆虫系翟保平教授介绍,草地贪夜蛾具有能吃”“能生”“能飞特征。第一个特征是特能吃草地贪夜蛾寄主超过300种,第二个特征是特能生,一只母蛾子一生可产卵900—1000粒,每个卵只要两三周就长大生娃了;第三个特征是特能飞,母蛾子在产卵前可迁飞500公里。草地贪夜蛾祸害还特别快,它是暴食害虫群体作战,一天能啃光一片玉米地,啃完后列队迁移下一片地。

 

2.2、草地贪夜蛾是一种杂食性和迁飞性害虫,是世界上从未有过的超级害虫,又有强大的迁飞能力,能够势不可挡地狂暴入侵,以前所未有的速度全球扩张,对这一超级害虫科学防控已成为当务之急,专家们推出了多种综合性防控措施,包括了生物防治措施,物理机械防治措施等等,但是仍然以化学药剂防控为主,存在农药投入量大严重污染环境的弊端。

 

2.3、现在即将进入5G智能物联网时代,计算机视觉能力越来越强大,可以用来开发能够啄食草地贪夜蛾虫卵的专用机器鸟,开发能够捕杀草地贪夜蛾成虫蛾子的专用机器鸟,开发能够捕杀草地贪夜蛾幼虫的专用机器鸟,开发能够捕杀草地贪夜蛾蛹的专用机器鸟。机器智能捕虫鸟是物联网上的智能终端,拥有计算机视觉能力。能够准确识别草地贪夜蛾各种虫态,可以大量捕杀草地贪夜蛾控制虫灾泛滥。

 

2.4、应用5.5G物联网专用传感器智能终端,可以对草地贪夜蛾不同虫态发生时间和危害地域是进行预测预报的,能够根据迁飞路线及时掌握迁飞落脚的地域,根据不同虫态设置针对性智能机器鸟进行杀灭,需要应用计算机视觉进行虫态识别,应用微型无人机衍生技术,应用5G远程操作技术,应用遥感卫星导航定位技术,应用车型机器人无人驾驶技术,这些技术在新基础设施支持下都能够顺利实现。

 

2.5、智能捕虫鸟对接应用窄带物联网边缘计算,以及图形识别机器学习软件应用,机器捕虫鸟微型无人机等,虽然属于新技术,但是已经成熟,进入广泛应用推广阶段,从技术上看,无人机灭虫技术门槛并不高,智能捕虫鸟是个微型飞行器,跟玩具飞机差不多,智能捕虫鸟是工业化产品,可以可以规模化生产,能够大量生产制造出来,利用5G网络边缘计算可以大面积快速推广。

 

2.6、无人机是5G网络的重要应用领域,推广普及需要更多应用场景支持,迫切需要拓展开发更多应用领域。当前人工智能、物联网、大数据等技术进一步成熟,给无人机提供了强大的配套技术赋能,5G大规模商用将极大助力无人机产业的发展,智能机器捕虫鸟是无人机技术的衍生应用,能够成为5G重要的应用场景。

 

三、以地块为单位建立可视化大棋盘通过优调种植结构防控疫病

 

农作物真菌病害三要素包括病原真菌、寄主作物和适宜环境,三个要素缺一不可,在农作物真菌病害三要素中,人类只能在寄主作物上做文章下功夫。真菌通过孢子无性繁殖飞散传播大肆侵染,在一个适宜季节里重复繁殖多个代次,这是农作物真菌病害大爆发的重要特点。在主粮作物病害防治工作中,需要改变现行对病原真菌进行杀灭的方式,通过实行调整优化寄主作物生产方式,避实就虚趋利避害防控真菌病害。

 

3.1、现在,粮食主产区对主粮作物采取规模化生产模式,在同一地块上一季接一季的种植同一主粮品种,同一品种一茬接着一茬地大面积连续种植,导致粮食主产区单一作物品种大面积连作种植。在四季三现鲜农作物种植模式中,同一地区品类作物品种播种期不同,同一时段寄主生长阶段不同,寄生在寄主作物上的病原真菌发育阶段也不同,人类有足够时间空间与病原菌进行周旋,趋利避害选择品种与播种期。

 

3.2、四季三现鲜种植模式通过扩大轮作品种范围,将十大配角作物融入三现鲜主粮产业体系之中。四季三现鲜种植业创新了品种多样化轮作方式,将不同作物品种纳入四季三现鲜种植体系中,将不同生长期作物纳入四季三现鲜种植体系中,作物种植打破了时间季节限制,提高了种植作物轮作自由度,增加了排列组合几率,主产区不必一年一年连续种植单一主粮品种,有效化解了耕地连作引发的真菌病害发生。

 

3.3、不同地块由不同农场主从事种植活动,通过种植不同作物品种实现防疫区隔,通过种植不同作物品种交叉区隔,利用不同生长期进行交叉区隔,在病原菌与寄主作物之间设置障碍,不让他们之间自由建立寄生关系,消除有利于侵染传播的环境条件,高标准农田利用电子地图实行网格化,通过数字化智能化方式管理到每一地块。每个地块电子档案记录着历年种植作物品种,在通用大模型帮助下进行规划设计,利用数字化工具构建重要病害防控网络。

 

3.4、在传染性植物病害中,真菌病原引起的病害是最多的,病原真菌是异养生物,采取寄生方式生长繁殖,从活植物中吸取营养物质,离开寄主作物无法生长繁殖。大量易感作物是真菌病害爆发的先决条件。真菌病害依赖寄主作物,对于寄主选择有专业性,利用真菌病原这一生物学特征,减少单一作物大面积种植。三大主粮作物之间能够实施轮作种植,十大配角作物也能够参与进来,扩大了参与轮作的品种范围,而且可以随时随地弹性灵活地进行轮作种植。

 

3.5、由于种植作物生长期较短,不同于生长期较长的树木,即使通过治疗保住了生命,但是也会减少作物产量及降低品质。针对这一特性需要遵守预防重于治疗的原则,打造四季三现鲜耕地作物疫病防治小模型,结合重大病害预测预报分析技术,对疫病发生因素进行评估建模,建立四季三现鲜种植作物可视化大棋盘,如同智慧城市交通网一样,在耕地电子地图上,对每一时点都进行病虫害风险评估,通过调整作物种植结构布局防控重要疫病流行。

 

3.6、病原菌传播是有时间段的,寄主作物感病是有敏感期的,还需要具备适宜的温湿度环境条件。大多数作物病害发生时间与寄主生长阶段密切相关,诸如小麦白粉病在开花期是敏感期,在长三角四季三现鲜种植模式中,拥有四季三现鲜主粮品种参与轮作种植,还有十大四季三现鲜配角作物参与种植。不同作物品种之间进行防疫隔离,还在不同播种季节之间进行防疫隔离,同一地区同一作物品种的播种期也不同等等。

 

四、长三角利用四季三现鲜作物种植塑料大棚防控水稻小麦病害

 

从作物真菌病害防治角度说,采取化学药物杀灭病原菌的做法是下策,是没办法的办法。因为病原真菌采取无性繁殖方式,繁殖数量多速度快,是斩不尽杀不绝的,还能够借助风力大范围广泛传播。在恶劣环境中潜伏在土壤病株中,只要气候条件适宜有机可乘,就会死灰复燃一拥而上大肆兴风作浪。因此需要抓住病原真菌的软肋,避实就虚扬长避短采取针对性防治措施。利用塑料大棚封闭高温物理杀灭病原真菌,是杀菌剂减量生态环保的防治措施。

 

4.1、长三角长江南是中国水稻主粮的主产区,长江南城市群还是稻米消费的主销区,长江南地区拥有长无霜期气候资源,通过建设塑料大棚补冬季种植短板,进一步将无霜期较长这一长板锻长,就成为一年四季都能生产三现鲜稻谷大米的地区,变成每一天都能够提供三现鲜稻谷大米的地区,长江南地区冬季没有严寒,时间并不漫长,将塑料大棚作为高标准农田的建设内容,就能够转型生产四季三现鲜稻谷大米,构建主粮产销供需结构更优的新发展格局。

 

4.2、四季三现鲜稻田大棚是钢筋架构工业设施,是可移动搬迁可拆卸组装的种植设备。塑料大棚是三现鲜稻谷补短板的工业设施。我国现在已经成为工业化大国,通过工业化方式可以解决的问题,就不是什么大问题。长江南地区补上冬季种植生产短板之后,稻谷主粮生产就不存在淡旺季问题,也没有冬闲田的局限性。长江南通过接长板补短板优化配置,实现四季三现鲜稻谷种植收获循环生产,在供给侧为国家主粮安全提供鼎力支撑。

 

4.3、在四季三现鲜农作物种植模式中,同一地区同一作物品种的播种期也不同,同一时段寄主生长阶段不同,寄生在寄主作物上的病原真菌发育阶段也不同,有处于菌丝生长阶段的,有处于孢子传播传染阶段的,形成传播侵染阻隔障碍壁垒。四季三现鲜作物采取一年四季播种种植模式,有足够时间空间与病原菌错位周旋规避风险,灵活选择品种与播种期实现趋利避害。通过四季三现鲜稻麦不同生长期交叉轮作,利用不同作物品种进行区隔轮作,形成传播侵染阻隔障碍壁垒。

 

4.4、水稻产区多年连作种植是病害频发的重要原因,大面积种植水稻这种同质化耕作方式,为某一病害集中爆发火烧连营提供了条件。小麦产区多年连作种植是病害频发的重要原因,在四季三现鲜稻麦主粮与伴侣作物轮作模式中,在时间上进行季节性轮作,不在一个时间段内统一大面积进行播种收割,而是化整为零多季播种多季收割,从而有效控制小麦锈病等重要疫病的危害。

 

4.5、小麦锈病和稻瘟病是历史悠久的老病根子,病原真菌孢子数量巨大,具有土传气传种传三种传播方式,化学药剂难以全部将其杀灭斩草除根,病原真菌繁殖能力极强,非常容易再次重复侵染发病,只要遇到适宜条件就会死灰复燃,病原真菌繁殖力强,休眠期抗药性强,利用大棚提供适宜发病的温湿度条件,诱使病原菌孢子大量集中萌发,在阳光充足的正午时刻,将大棚封闭产生极端高温,将发病植株及土壤表层的孢子菌丝杀灭。

 

4.6、小麦水稻病害的病原菌是真菌,真菌是通过孢子进行传播的,病株上的孢子成熟后大量散落在耕地上,就成为地传的病原菌,病原菌孢子大量飘荡在空气中,随风传播就成为气传病害的传染源。利用四季三现鲜小麦稻谷大棚形成封闭环境小气候,在中午阳光充足时将大棚封闭,利用高温杀灭小麦条锈病稻瘟病等真菌病孢子菌丝等病原物。从而有效控制稻瘟病、小麦锈病等重要疫病的危害。

 

五、应用计算机视觉AI图像识别技术打造无人驾驶智能铲草机

 

无人驾驶智能除草车是机械除草行动,核心技术是计算机视觉图像识别技术,在稻田智能除草应用场景中,只需要智能机器识别稻谷作物,不需要对多种杂草逐一识别,稻谷作物只有一种植株形态,比较容易被智能除草机器识别掌握,稻田里除稻谷之外,其他植物都是杂草,不需要机器进行智能识别,一律通过机械物理方式进行铲除,而且不会对土壤产生化学污染。

 

5.1、过去铲除杂草是利用人工铲地,或者利用牲畜拉犁进行趟地,现在应用AI图形识别技术开发智能铲草机器,替代人畜进行铲除杂草作业。小型无人驾驶智能除草车是无人驾驶汽车的衍生品,机播水稻(旱稻)生长在垄脊上,是具有一定宽度的直线,超出尺寸界限的植物可以统统铲除,为无人驾驶智能机械除草提供了方便条件。

 

5.2、无人驾驶智能除草车是机械除草行动,核心技术是计算机视觉图像识别技术,在稻田智能除草应用场景中,只需要智能机器识别稻谷作物,不需要对多种杂草逐一识别,稻谷作物只有一种植株形态,比较容易被智能除草机器识别掌握,稻谷之外其他植物都是杂草,不需要机器进行图形识别,一律在铲除之列。

 

5.3、如果除草剂使用不当将会误杀栽培作物,在水稻芽苗期使用除草剂容易产生药害,而稻田除草时段集中在芽苗期,到了水稻作物生长中后期,稻谷作物长大形成郁闭状态,对新冒出来的杂草形成压倒优势,没有能力与作物争水争肥争夺生存空间,这时候就没必要除草了,稻谷青苗期只有一个月左右,这个阶段稻苗尚小,能够允许智能除草机械顺利进入田间作业。

 

5.4、智能除草机使用计算机视觉图像识别技术,由于稻田里不会只有一种杂草,除草剂需要针对多种杂草进行化学杀灭,需将几种除草剂混合使用,智能除草机器只需要识别稻谷作物一种形态,机械除草不需要对多种杂草逐一识别,内吸型除草剂利用化学药物进行除草,化学分子需要进入杂草体内,由于化学药物残留在被毒杀的杂草体内,间接性对土壤产生化学污染。

 

5.5、机器智能除草机作为可移动智能终端,能够获得海量重复性数据,是计算机视觉可以大展身手的应用场景,应用在农田作物除草作业场景中,可以为高质量农业创造巨大经济社会价值,目前5G物联网规模化推广面临应用生态碎片化挑战,四季三现鲜操作平台构建除草专业物联网模块,为5G物联网规模化落地应用提供体系化应用场景。

 

5.6、机器智能除草机是一个移动型智能终端,同类传感器与专业 AI云小脑单线连接,组成AIoT1+1)专业模块,( 1群同类节点智能终端+1颗识别决策AI云小脑),由专业模块从事专项智能除草业务操作。5.5G专网能够满足垂直行业各种差异化需求,能够对专业物联网模块提供支持。AIoT1+1)除草专业模块处理的是重复性单一场景,由于同类问题都是同样的解决方案,可复制性强,在点上突破取得成功之后,可以面向全国进行大规模推广复制。

 

打印本文 打印本文  关闭窗口 关闭窗口