過度噴灑除草劑給農(nóng)業(yè)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。農(nóng)民每年花費(fèi)250億美元購買30億磅的除草劑，但是，這些化學(xué)物質(zhì)中的絕大部分都沒有噴灑到雜草上，而是落在土壤或健康作物上，或者被雨水帶走。采用傳統(tǒng)的噴灑技術(shù)，農(nóng)民因徒勞地噴灑除草劑而蒙受損失。此外，這些化學(xué)物質(zhì)污染了土壤，破壞了環(huán)境，同時，雜草本身也會對除草劑產(chǎn)生抗藥性。

效率低下的原因在于噴灑器的精度差。農(nóng)業(yè)技術(shù)供應(yīng)商聲稱，智能噴灑解決方案可以將除草劑的成本降低90%，這是因?yàn)閮H在雜草上選擇性施用。使農(nóng)民從廣灑轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)智能噴灑的一些最突出技術(shù)是GPS導(dǎo)航、機(jī)器學(xué)習(xí)算法和用于雜草識別的計算機(jī)視覺。

為了幫助農(nóng)業(yè)企業(yè)節(jié)省資金并保護(hù)環(huán)境，讓我們來看看先進(jìn)技術(shù)如何為可持續(xù)、精準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)高效的除草劑施用塑造智能噴灑解決方案。

精準(zhǔn)施用除草劑的主要挑戰(zhàn)

采用傳統(tǒng)方法，農(nóng)民面臨影響除草劑施用的4個主要挑戰(zhàn)。而技術(shù)進(jìn)步可以在噴灑之前和噴灑期間解決這些挑戰(zhàn)。

1. 對除草劑風(fēng)險缺乏了解

通常，農(nóng)民無法充分評估與除草劑施用相關(guān)的風(fēng)險。農(nóng)田可能位于公共設(shè)施附近，而風(fēng)、雨和地下水會將化學(xué)物質(zhì)傳播到更廣泛的區(qū)域，從而危害環(huán)境。而為農(nóng)業(yè)企業(yè)提供除草劑的供應(yīng)商可以在早期階段為其產(chǎn)品的可持續(xù)利用做出貢獻(xiàn)，甚至在他們向農(nóng)民出售除草劑之前。

解決方案：依賴于動態(tài)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、現(xiàn)場地形熱圖和附近物體位置的風(fēng)險評估系統(tǒng)，可以推薦每個田間地塊的噴灑計劃并調(diào)整除草劑的銷售策略。這將使農(nóng)民能夠評估農(nóng)田狀況和整個生態(tài)系統(tǒng)的潛在風(fēng)險，包括滑坡、地下水污染和自然資源流失等風(fēng)險。

2. 延遲噴灑

施用除草劑的最佳時機(jī)是在雜草冠層仍在生長時。在此階段，只需較少劑量就可以除掉雜草。相反，后期施用增加了除草劑只噴灑在葉冠上而沒有到達(dá)根部的風(fēng)險，進(jìn)而降低噴灑效果。

解決方案：通過精確繪圖和數(shù)據(jù)分析，可以在雜草上及時施用除草劑。使用無人機(jī)收集田間圖像并應(yīng)用算法進(jìn)行識別可以在雜草生長的早期階段規(guī)劃噴灑，而繪圖技術(shù)則有助于在每個田間地塊上準(zhǔn)確分配除草劑，從而實(shí)現(xiàn)高效噴灑。

3. 田間轉(zhuǎn)彎

在噴灑除草劑時，農(nóng)業(yè)機(jī)械會轉(zhuǎn)彎，并降低車速，而除草劑的流量則保持不變。這會導(dǎo)致在轉(zhuǎn)彎處過量噴灑?？紤]到噴灑器通常每次都沿著相同的路線移動，因此相同的地點(diǎn)每年都會受到過量的劑量。

解決方案：農(nóng)業(yè)機(jī)械的GPS導(dǎo)航不是一個新概念，但是將轉(zhuǎn)向和流體流動聯(lián)系起來可能是農(nóng)業(yè)技術(shù)公司的下一件大事。例如，約翰迪爾公司的ExactApply公司提供了一個由GPS控制的智能噴嘴系統(tǒng)，可在現(xiàn)場的每一個轉(zhuǎn)彎處立即響應(yīng)相關(guān)劑量。

4. 實(shí)時雜草識別

即使是精確的雜草噴灑計劃也不能確保土壤和健康作物免受除草劑的侵害。廣撒式噴灑器在其工作范圍內(nèi)向所有作物噴灑除草劑，不管是不是雜草。智能噴灑器可以識別雜草并在移動時進(jìn)行噴灑，而噴灑的時間窗口約為300毫秒，這應(yīng)該是在眨眼間發(fā)生。

解決方案：智能噴灑最有前途的解決方案之一是實(shí)時識別雜草。計算機(jī)視覺和物體檢測在這一過程中起著至關(guān)重要的作用，其工作原理如下：攝像頭捕獲噴灑區(qū)域的圖像，人工智能(AI)引擎檢測雜草，當(dāng)噴灑器到達(dá)雜草時，噴頭接收到信號，只在確定的地點(diǎn)噴灑特定劑量的除草劑。

從老式噴灑到選擇性噴灑技術(shù)

農(nóng)業(yè)技術(shù)公司一致認(rèn)為，使用廣撒式噴灑器噴灑雜草的傳統(tǒng)方法需要進(jìn)行重大調(diào)整。種植者希望用軟件技術(shù)來改進(jìn)久經(jīng)考驗(yàn)的設(shè)備，以提高噴灑精度。

對提高噴灑精度貢獻(xiàn)最大的技術(shù)是GPS自動轉(zhuǎn)向和引導(dǎo)、自動控制臂架高度以適應(yīng)地形變化，以及根據(jù)噴灑機(jī)速度調(diào)整劑量的脈沖調(diào)制技術(shù)。

智能噴灑解決方案的工作原理

計算機(jī)視覺和數(shù)據(jù)分析是農(nóng)業(yè)選擇性噴灑的核心。這些技術(shù)可幫助噴灑設(shè)備區(qū)分植物葉類型，識別雜草并激活數(shù)據(jù)驅(qū)動的行為。利用人工智能和計算機(jī)視覺技術(shù)，智能噴灑過程分為2個主要階段。

第1階段——識別并定義：

配備攝像頭的噴灑器可以捕獲田地噴涂區(qū)域的實(shí)時圖像。通過學(xué)習(xí)雜草外形的輸入示例，機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以識別圖像中的雜草并將其標(biāo)記為噴灑目標(biāo)。

此外，農(nóng)場噴灑算法可以區(qū)分作物，并將空曠的土壤排除在噴灑范圍之外，甚至可以標(biāo)記雜草的特定參數(shù)，例如其種類或冠層階段。

第2階段——決定并采取行動：

一旦攝像頭捕捉到圖像，人工智能就會分析出是否有雜草，然后智能噴嘴就會以高精度瞄準(zhǔn)這些雜草，并噴灑適合雜草大小和年齡的除草劑。

智能噴灑解決方案用例

▲博世——智能噴灑，可精確施用除草劑

博世說，除草劑可以增加產(chǎn)量，并有助于解決目前全球人口幾乎增加兩倍的難題。同時，博世的目標(biāo)是徹底改造農(nóng)用噴灑機(jī)械。他們的智能噴灑軟件涵蓋了整個噴灑操作，從記錄圖像到為每種雜草選擇除草劑類型。

▲Blue River科技——-優(yōu)化每個農(nóng)場

Blue River推出了下一代農(nóng)業(yè)噴灑設(shè)備。該公司承諾為農(nóng)民提供一種控制除草劑使用并防止雜草抗藥性的新方法。他們強(qiáng)調(diào)了智能噴灑解決方案的成本效益，聲稱可以消除如今農(nóng)民施用的90%除草劑。

▲Greeneye科技——-減少噴灑量，促進(jìn)生長

Greeneye應(yīng)用人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)，從廣撒式噴灑大量除草劑轉(zhuǎn)向精確而有選擇性的農(nóng)用噴灑解決方案，從而徹底改變了除草劑的施用過程。他們的產(chǎn)品旨在減少導(dǎo)致土壤和水污染的除草劑的施用，并解決除草劑抗藥性問題，同時保護(hù)健康作物免受與噴灑相關(guān)的風(fēng)險。

總結(jié)

智能噴涂技術(shù)可避免因廣撒式噴涂而導(dǎo)致的除草劑浪費(fèi)，從而為農(nóng)民和農(nóng)業(yè)企業(yè)節(jié)省資金。除了可預(yù)測和增加的投資回報之外，智能噴灑還可以防止有害劑量的除草劑噴灑在田地上并擴(kuò)散到環(huán)境中。

除草劑對于提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力以養(yǎng)活不斷增長的人口至關(guān)重要。盡管如此，仍應(yīng)控制其施用。物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)場噴灑軟件以及可持續(xù)發(fā)展理念可以幫助農(nóng)業(yè)企業(yè)明智地生產(chǎn)和銷售除草劑，并評估所有與除草劑相關(guān)的風(fēng)險。