农业中的物联网智能喷洒技术

过度喷洒除草剂给农业带来了严峻的挑战。农民每年花费250亿美元购买30亿磅的除草剂，但是，这些化学物质中的绝大部分都没有喷洒到杂草上，而是落在土壤或健康作物上，或者被雨水带走。采用传统的喷洒技术，农民因徒劳地喷洒除草剂而蒙受损失。此外，这些化学物质污染了土壤，破坏了环境，同时，杂草本身也会对除草剂产生抗药性。

效率低下的原因在于喷洒器的精度差。农业技术供应商声称，智能喷洒解决方案可以将除草剂的成本降低90%，这是因为仅在杂草上选择性施用。使农民从广洒转向物联网智能喷洒的一些最突出技术是GPS导航、机器学习算法和用于杂草识别的计算机视觉。

为了帮助农业企业节省资金并保护环境，让我们来看看先进技术如何为可持续、精准和经济高效的除草剂施用塑造智能喷洒解决方案。

精准施用除草剂的主要挑战

采用传统方法，农民面临影响除草剂施用的4个主要挑战。而技术进步可以在喷洒之前和喷洒期间解决这些挑战。

1. 对除草剂风险缺乏了解

通常，农民无法充分评估与除草剂施用相关的风险。农田可能位于公共设施附近，而风、雨和地下水会将化学物质传播到更广泛的区域，从而危害环境。而为农业企业提供除草剂的供应商可以在早期阶段为其产品的可持续利用做出贡献，甚至在他们向农民出售除草剂之前。

解决方案：依赖于动态现场数据、现场地形热图和附近物体位置的风险评估系统，可以推荐每个田间地块的喷洒计划并调整除草剂的销售策略。这将使农民能够评估农田状况和整个生态系统的潜在风险，包括滑坡、地下水污染和自然资源流失等风险。

2. 延迟喷洒

施用除草剂的最佳时机是在杂草冠层仍在生长时。在此阶段，只需较少剂量就可以除掉杂草。相反，后期施用增加了除草剂只喷洒在叶冠上而没有到达根部的风险，进而降低喷洒效果。

解决方案：通过精确绘图和数据分析，可以在杂草上及时施用除草剂。使用无人机收集田间图像并应用算法进行识别可以在杂草生长的早期阶段规划喷洒，而绘图技术则有助于在每个田间地块上准确分配除草剂，从而实现高效喷洒。

3. 田间转弯

在喷洒除草剂时，农业机械会转弯，并降低车速，而除草剂的流量则保持不变。这会导致在转弯处过量喷洒。考虑到喷洒器通常每次都沿着相同的路线移动，因此相同的地点每年都会受到过量的剂量。

解决方案：农业机械的GPS导航不是一个新概念，但是将转向和流体流动联系起来可能是农业技术公司的下一件大事。例如，约翰迪尔公司的ExactApply公司提供了一个由GPS控制的智能喷嘴系统，可在现场的每一个转弯处立即响应相关剂量。

4. 实时杂草识别

即使是精确的杂草喷洒计划也不能确保土壤和健康作物免受除草剂的侵害。广撒式喷洒器在其工作范围内向所有作物喷洒除草剂，不管是不是杂草。智能喷洒器可以识别杂草并在移动时进行喷洒，而喷洒的时间窗口约为300毫秒，这应该是在眨眼间发生。

解决方案：智能喷洒最有前途的解决方案之一是实时识别杂草。计算机视觉和物体检测在这一过程中起着至关重要的作用，其工作原理如下：摄像头捕获喷洒区域的图像，人工智能(AI)引擎检测杂草，当喷洒器到达杂草时，喷头接收到信号，只在确定的地点喷洒特定剂量的除草剂。

从老式喷洒到选择性喷洒技术

农业技术公司一致认为，使用广撒式喷洒器喷洒杂草的传统方法需要进行重大调整。种植者希望用软件技术来改进久经考验的设备，以提高喷洒精度。

对提高喷洒精度贡献最大的技术是GPS自动转向和引导、自动控制臂架高度以适应地形变化，以及根据喷洒机速度调整剂量的脉冲调制技术。

智能喷洒解决方案的工作原理

计算机视觉和数据分析是农业选择性喷洒的核心。这些技术可帮助喷洒设备区分植物叶类型，识别杂草并激活数据驱动的行为。利用人工智能和计算机视觉技术，智能喷洒过程分为2个主要阶段。

第1阶段——识别并定义：

配备摄像头的喷洒器可以捕获田地喷涂区域的实时图像。通过学习杂草外形的输入示例，机器学习算法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作物，并将空旷的土壤排除在喷洒范围之外，甚至可以标记杂草的特定参数，例如其种类或冠层阶段。

第2阶段——决定并采取行动：

一旦摄像头捕捉到图像，人工智能就会分析出是否有杂草，然后智能喷嘴就会以高精度瞄准这些杂草，并喷洒适合杂草大小和年龄的除草剂。

智能喷洒解决方案用例

▲博世——智能喷洒，可精确施用除草剂

博世说，除草剂可以增加产量，并有助于解决目前全球人口几乎增加两倍的难题。同时，博世的目标是彻底改造农用喷洒机械。他们的智能喷洒软件涵盖了整个喷洒操作，从记录图像到为每种杂草选择除草剂类型。

▲Blue River科技——-优化每个农场

Blue River推出了下一代农业喷洒设备。该公司承诺为农民提供一种控制除草剂使用并防止杂草抗药性的新方法。他们强调了智能喷洒解决方案的成本效益，声称可以消除如今农民施用的90%除草剂。

▲Greeneye科技——-减少喷洒量，促进生长

Greeneye应用人工智能和深度学习技术，从广撒式喷洒大量除草剂转向精确而有选择性的农用喷洒解决方案，从而彻底改变了除草剂的施用过程。他们的产品旨在减少导致土壤和水污染的除草剂的施用，并解决除草剂抗药性问题，同时保护健康作物免受与喷洒相关的风险。

总结

智能喷涂技术可避免因广撒式喷涂而导致的除草剂浪费，从而为农民和农业企业节省资金。除了可预测和增加的投资回报之外，智能喷洒还可以防止有害剂量的除草剂喷洒在田地上并扩散到环境中。

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。尽管如此，仍应控制其施用。物联网智慧农场喷洒软件以及可持续发展理念可以帮助农业企业明智地生产和销售除草剂，并评估所有与除草剂相关的风险。

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