農(nóng)作物病蟲害的監(jiān)測(cè)與預(yù)警是植保工作的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人工測(cè)報(bào)方式依賴植保人員深入田間捕捉害蟲、識(shí)別種類并統(tǒng)計(jì)數(shù)量,不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率偏低,而且難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、大范圍的覆蓋。遠(yuǎn)程拍照式蟲情測(cè)報(bào)燈的出現(xiàn),將光學(xué)誘捕、圖像采集、物聯(lián)網(wǎng)通信與人工智能識(shí)別技術(shù)融為一體,實(shí)現(xiàn)了蟲情監(jiān)測(cè)從“人工肉眼”到“機(jī)器視覺”的轉(zhuǎn)變。
一、工作原理:誘蟲、殺蟲、拍照、識(shí)別的閉環(huán)流程
遠(yuǎn)程拍照式蟲情測(cè)報(bào)燈的工作流程可以概括為四個(gè)環(huán)節(jié):誘蟲、殺蟲、拍照和識(shí)別。
誘蟲環(huán)節(jié):設(shè)備利用昆蟲的趨光性,在夜間(或設(shè)定的時(shí)間段內(nèi))開啟特定波長(zhǎng)的誘蟲光源。燈光吸引害蟲飛向燈體,撞擊到設(shè)備內(nèi)置的撞擊屏后,害蟲落入下方的收集通道。
殺蟲環(huán)節(jié):落入收集通道的害蟲進(jìn)入遠(yuǎn)紅外處理倉(cāng)。處理倉(cāng)通過高溫加熱將蟲體殺死并烘干。遠(yuǎn)紅外處理方式能夠保持蟲體的完整性,便于后續(xù)的圖像識(shí)別。處理倉(cāng)的溫度可分區(qū)控制,工作溫度最高可達(dá)85±5℃。
拍照環(huán)節(jié):經(jīng)過殺蟲和烘干處理的蟲體,通過振動(dòng)機(jī)構(gòu)被均勻?yàn)⒙洳⑵戒佋趥魉蛶稀_@一步驟的目的是讓蟲體分散、不重疊,確保每一只害蟲都能被清晰拍攝。傳送帶將蟲體運(yùn)送至拍照區(qū)域后,內(nèi)置的高清工業(yè)攝像頭自動(dòng)進(jìn)行拍照。攝像頭的像素通常在1200萬至2000萬之間。
識(shí)別與上傳環(huán)節(jié):拍攝的圖像通過無線通信網(wǎng)絡(luò)(4G或WiFi)實(shí)時(shí)上傳至云端平臺(tái)。平臺(tái)利用圖像識(shí)別算法對(duì)照片中的害蟲進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和計(jì)數(shù)。目前軟件可自動(dòng)識(shí)別的害蟲種類包括褐飛虱、白背飛虱、大螟、稻縱卷葉螟等主要農(nóng)業(yè)害蟲。識(shí)別結(jié)果生成蟲情監(jiān)測(cè)報(bào)告,用戶可通過手機(jī)APP或電腦端遠(yuǎn)程查看。
二、核心技術(shù)特點(diǎn)
全自動(dòng)化作業(yè):遠(yuǎn)程拍照式蟲情測(cè)報(bào)燈可在無人監(jiān)管的情況下,自動(dòng)完成誘蟲、殺蟲、蟲體分散、拍照、運(yùn)輸、收集、排水等全套作業(yè)。設(shè)備內(nèi)置的安卓智能控制系統(tǒng)支持分時(shí)段設(shè)置和控制,可根據(jù)害蟲活動(dòng)規(guī)律靈活調(diào)整工作時(shí)段。
雨蟲分離技術(shù):設(shè)備配備防雨百葉和大雨棚,內(nèi)置雨蟲分離功能。下雨天時(shí),雨水通過專門的排水通道排出,而害蟲仍可正常落入收集通道,確保設(shè)備在各類天氣條件下均能正常工作。
遠(yuǎn)程控制與查詢:用戶可通過電腦端和手機(jī)端遠(yuǎn)程控制設(shè)備——包括啟動(dòng)拍照、調(diào)整工作模式、查看設(shè)備狀態(tài)等。設(shè)備內(nèi)置GPS定位功能,可在云端地圖中查看設(shè)備站點(diǎn)位置。
圖像處理與保存:設(shè)備可對(duì)拍攝畫面進(jìn)行分割、切換處理及保存,圖片保存質(zhì)量需滿足蟲體人工手動(dòng)計(jì)數(shù)的識(shí)別需求。拍照頻率可根據(jù)需要設(shè)定,一般在10分鐘至3小時(shí)之間可調(diào)。
三、與傳統(tǒng)測(cè)報(bào)方式的對(duì)比優(yōu)勢(shì)
與傳統(tǒng)人工測(cè)報(bào)相比,遠(yuǎn)程拍照式蟲情測(cè)報(bào)燈在多個(gè)維度上實(shí)現(xiàn)了提升。在效率方面,設(shè)備可24小時(shí)不間斷工作,大幅縮短了蟲情測(cè)報(bào)周期。在覆蓋面方面,一臺(tái)設(shè)備可覆蓋一定范圍的農(nóng)田,多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)后可形成區(qū)域性的蟲情監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。在數(shù)據(jù)質(zhì)量方面,自動(dòng)化的采集和識(shí)別過程減少了人為誤差,同時(shí)圖像資料的留存也為后續(xù)的分析和研究提供了依據(jù)。
四、典型應(yīng)用場(chǎng)景
遠(yuǎn)程拍照式蟲情測(cè)報(bào)燈廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)、蔬菜、煙草、茶葉、藥材、園林、果園、城鎮(zhèn)綠化、檢疫等領(lǐng)域。在水稻主產(chǎn)區(qū),設(shè)備可用于監(jiān)測(cè)稻飛虱、稻縱卷葉螟等主要害蟲的種群動(dòng)態(tài);在果園中,可用于監(jiān)測(cè)食心蟲、卷葉蛾等害蟲的發(fā)生規(guī)律。
五、選型與部署要點(diǎn)
選型時(shí)需關(guān)注攝像頭像素、識(shí)別能力、供電方式和通信方式等參數(shù)。攝像頭像素決定了圖像的清晰度,直接影響識(shí)別準(zhǔn)確率。識(shí)別能力方面,不同型號(hào)的設(shè)備可識(shí)別的害蟲種類和識(shí)別準(zhǔn)確率有所差異。供電方式分為交流供電和直流(太陽(yáng)能)供電兩種,野外無市電區(qū)域應(yīng)選用太陽(yáng)能供電方案。