智慧农业 | 农业智能喷洒技术在精准除草中的应用

满足低成本、高效益的智能喷洒技术，旨在最大限度地减少除草剂对环境的有害影响。

过量喷洒除草剂给农业带来了严峻的挑战。全球者每年花费250亿美元购买30亿磅除草剂。然而这些化学物质并没有得到合理有效利用，大量除草剂降落在土壤或健康的植物上，或者被雨水带走从而影响生态环境。采用传统的喷洒技术，种植者在徒劳喷洒的除草剂上增加成本，同时这些化学物质污染土壤，危害环境，杂草本身也产生了抗除草剂的能力。

这种低效的原因在于广范围的喷雾器精度差。农业技术的供应商声称，由于只在杂草上选择性施用，智能喷洒解决方案可以将除草剂的成本降低90%。使种植者能够从广泛喷洒转向智能喷洒的一些最突出的技术是GPS定位技术、机器算法学习和杂草识别的计算机视觉。

为了帮助农业综合企业节省资金和环境，需要先了解先进技术如何形成可持续、精确和成本效益高的除草剂智能喷洒解决方案。

采用传统方法，种植者面临影响除草剂应用的四个主要挑战。技术进步可以在喷洒之前和喷洒过程中解决这些问题带来的影响。

通常情况下，种植者未能充分评估除草剂应用的相关风险。田地可能位于建筑附近，而风、雨和地下水可能会将化学物质传播到更大的区域，危害环境。农业综合企业除草剂供应商可以在早期阶段为其产品的可持续使用做出贡献，甚至在他们向用户出售产品之前。

解决方案：依赖于动态田间数据、田间地形热图和附近障碍物位置的风险评估系统可以对田间喷洒计划提出建议，并调整除草剂销售策略。这将使用户能够评估田地的状况和整个生态系统的潜在风险，包括山体滑坡、地下水污染和自然资源损害的风险。

施用除草剂的最佳时间是杂草冠层仍在发育的时候。在这个阶段，杂草的致死剂量较低。相反，晚施产生了除草剂只喷在树冠上而没有喷到底部的问题。这降低了喷洒的有效性，因为杂草此时能够耐受更大剂量的除草剂。

解决方案：通过精确绘图和数据分析，及时在杂草上施用除草剂。使用无人机收集田间图像并应用杂草识别算法在杂草发育的早期阶段规划喷洒，而测绘技术规划除草剂在每个田地上的准确分布，以实现高效喷洒。

在喷洒田地时，机械会转弯，降低车速，而化学品的流量保持不变。这会导致杂草在发生转折的地方更易产生抗药性。考虑到喷雾器每次进入田地时通常沿着相同的路线移动，相同的地点将年复一年地接受过量的药物。

解决方案：农业机械的GPS导航并不是一个新概念。但将转向和流体流动关联起来可能是农业科技公司的下一件重要工作。使用一个由GPS控制的智能喷嘴系统，可在现场的每个转弯处立即响应对应剂量。

即使是及时准确的除草计划也无法挽救土壤和健康的植物免受除草剂的侵害。广范围喷雾器在其工作范围内向所有植物、杂草或非杂草连续喷洒除草剂。而智能喷雾器识别杂草并在移动时喷洒杂草的时间窗口约为300毫秒。它能在眨眼之间完成喷洒。

解决方案：智能喷洒最有前途的解决方案之一是杂草的实时识别。计算机视觉和物体检测在这一过程中发挥着至关重要的作用，其工作原理如下：相机捕捉喷洒区域的图像，人工智能（AI）识别检测杂草，喷嘴接收信号，在喷洒器到达杂草时，及时将特定量的化学物质喷洒在精确确定的地点。

农业科技公司一致认为，用广范围喷雾器喷洒杂草的传统方法需要进行重大调整。种植者希望通过软件技术来改进经过时间测试的设备，从而提高喷雾的精度。

对提高喷雾精度贡献最大的技术是GPS自动转向和引导、根据地形变化自动控制动臂高度以及根据喷雾器速度调整剂量的喷洒。

计算机视觉和数据分析是农业精准施药的核心。这些技术有助于喷洒设备区分植株的类型，识别杂草并激发数据驱动的喷洒动作。利用人工智能和计算机视觉，智能喷涂的过程由三个主要阶段组成。

配备摄像头的喷雾器可以实时拍摄现场喷雾区域的图像。机器学习算法根据杂草的输入示例进行训练，可以识别图像中的杂草，并将其标记为喷洒目标。

此外，农场喷洒算法可以区分植物，将空地排除在喷洒范围之外，甚至可以标记杂草的特定参数，如其种类或冠层状况。

一旦摄像机捕捉到图像并通过人工智能分析其是否存在杂草，机器人喷嘴就会高精度地瞄准这些杂草，并喷洒足以适应杂草大小和年龄的除草剂剂量。正如喷墨打印机只在目标点和特定颜色上使用墨水，同时避免出现空白一样，农场喷洒技术只在目标植物上使用精确剂量的除草剂，并避免出现在开阔的土壤区域。

选择性喷洒可以减少化学品的使用，并可能使全球除草剂的年消费量减少25亿英镑。补充智能喷洒解决方案的分析可以向种植者显示用于计算确切的农药用量。

除了构建面向市场的解决方案外，农业科技公司还可以通过以下几种方式为精准施药技术做出贡献：

精准施药技术可以避免因广范围喷洒而浪费除草剂，从而为农民和农业综合企业节省资金。除了可预测和提高投资回报率外，精准施药还可以防止有害剂量的化学品喷洒在田地上并传播到环境中。

除草剂对于提高农业生产力以养活不断增长的人口至关重要。不过，它们的使用应该受到控制。智慧农业喷洒软件和可持续发展思维可以帮助农业公司明智地生产和销售化学品，并评估所有与除草剂相关的风险。

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