田間害蟲紛紛落網 AI成新一代“治蟲能手”

四月正值春耕時節,病蟲害防治成為重中之重。

連降大雨、田間溼度大、加上雨後持續高溫,讓病蟲害有高發態勢。而科技日報記者在河南省濟源市王屋山上的一處蔬菜育種基地看到,面對病蟲害的高發態勢,基地人員卻不用特別擔心。原因就在於田間安置的智能病蟲害監測系統,這套系統不僅讓他們隨時隨地掌握田中病蟲害發生狀況,而且可以根據病蟲害種類和發生程度自動精準施藥

近日,《農作物病蟲害防治條例》(以下簡稱《條例》)正式公佈,並於今年5月1日起正式實施。《條例》提出,國家鼓勵和支持開展農作物病蟲害防治科技創新、成果轉化和依法推廣應用,普及應用信息技術、生物技術,推進農作物病蟲害防治的智能化。中國工程院院士、中國農業科學院副院長吳孔明等專家認為,《條例》的實施必將催生病蟲害防治智能化熱潮。

AI成為“千里眼”和“聽診器”

河南省農科院植保所所長魯傳濤研究員介紹,傳統植保工作依靠人和儀器進行監測,所有信息都需要人工收集後再進行分析,然後才能發佈防治方案,無論是效率還是效果都受到影響。

而智能病蟲害監控系統,由蟲情信息自動採集分析系統、孢子信息自動捕捉培養系統、遠程小氣候信息採集系統、病蟲害遠程監控設備、害蟲性誘智能測報系統等設備組成,可自動完成蟲情信息、病菌孢子、農林氣象信息的圖像及數據採集,並自動上傳至雲服務器,用戶通過網頁、手機即可聯合作物管理知識、作物圖庫、災害指標等模塊,對作物實時遠程監測與診斷,提供智能化、自動化管理決策,是農業技術人員管理農業生產的“千里眼”和“聽診器”

在王屋山上,記者看到的這個AI裝置,在連接套的上方安裝有太陽能接收板,將光能轉換為電能,在連接套之間安裝有滑竿,害蟲捕獲箱通過滑套安裝在滑竿上,方便害蟲捕獲箱移動,在滑套上還安裝有控制信號接收杆,控制信號接收杆與控制面板通過局域網連接,可以進行自動化控制,並通過害蟲捕獲箱對飛蟲進行捕獲,在害蟲捕獲箱的下方安裝有除蟲藥液儲存箱和噴灑器,對農作物上的爬蟲進行噴藥殺滅。

多種技術並進搭建智能化平臺

專家介紹,為了實現對病蟲害的遠程實時監測、數據反饋和有效控制,智能化管理系統利用了物聯網、模式識別、數據挖掘和專家系統等多種技術。系統平臺包括物聯網數據採集監測設備、智能化雲計算平臺、專家服務平臺、系統管理員和服務終端五大部分

物聯網數據實時採集監測,作為最基礎的統計分析依據;智能化雲計算平臺,利用智能化算法處理信息,建立病蟲害預警模型庫、作物生長模型庫、告警信息指導模型庫等信息庫,實現對病蟲害的實時監控;專家服務平臺整合大量的專家資源,以實現專家與農戶隨時隨地的諮詢、互動;系統管理員為不同級別的用戶提供不同的使用權限,方便政府農業主管部門、農業專家和用戶等不同的使用角色登錄不同的界面,快捷地查看到最關注的問題;服務終端支持手機,用戶通過手機就可以掌握實時信息。

事實上,國內外對病蟲害治理的智能化已經做了多年探索,研製的智能化裝備也多種多樣,有的可以根據病蟲歷史發生情況,結合天氣變化趨勢、土壤溫度、特定的遙感圖像及其他影響因子,通過特定算法,模擬病蟲害發生情況。有的可以及時對特定區域害蟲入侵情況進行檢測和預警。有的智能設備使用高光譜遙感圖像、田間傳感器,根據歷史發病信息及天氣情況為用戶檢測、預測作物健康狀況。用戶可以通過移動客戶端方便地查看作物健康狀況,極大地降低了用戶上手的門檻。

通過預測,每個生產季,農藥投入可以減少50%,同時因病蟲害引起的減產可以降低20%

前期基礎工作是關鍵

“相對而言,在滅害方面相關應用流程已經成熟,只需把病蟲害查清,無人機接到指令,就可以發揮作用。目前前期的基礎工作是推進智能化的關鍵。”河南省農科院研究員張玉亭告訴科技日報記者,我國在防治病蟲害的智能化方面,雖然已經起步多年,但還面臨不少問題有待解決。如病蟲害的雷達監測系統還沒有成網;其次是針對性強的傳感器還需要研發。目前的傳感器對集群性的蟲害能捕捉到,但對個別性的蟲害感覺不靈敏,更做不到對病害(如花葉病等)的預警;更為重要的是,在病蟲害數據的及時採集、更新、預報、預防等方面,還面臨巨大的工作量。

張玉亭說,對農業生產造成嚴重威脅的重大病蟲害,往往具有遷飛性、流行性和暴發性,如跨國界遷飛侵入的草地貪夜蛾、跨區域氣流傳播的小麥條鏽病和遷移性暴發性蝗蟲災害等,這些數據都需要實時採集,而目前的傳感器和雷達系統還做不到。

對病蟲害進行分類,也需要科學確定指標依據。中國農業科學院植物保護研究所所長、研究員周雪平說,在監測病蟲害發生種類、時間、範圍、程度方面,都需要海量的數據收集、分類工作。

近年來,隨著國際農業貿易的增長和人員往來不斷頻繁,國外多種農作物病蟲害入侵我國並造成危害。對這些遷飛性、流行性重大病蟲害的溯源分析、監測預警、防控技術研究等,也是AI技術面臨的問題。此外,AI技術的普及和推廣,還面臨一些農民耕作習慣和體制、機制方面的問題。


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