人工智能为精准喷洒提供除草技术

近几年美国、加拿大、以色列等公司纷纷加入研发人工智能为精准喷洒提供除草技术的行列，由人工智能 (AI) 驱动的点喷技术使农民能够减少除草剂的投入。

                        Weed-IT 可改装为各种自走式喷雾机。 照片：由 WEED-IT 提供

“我们能够节省 86% 的通常喷涂产品，”阿尔伯塔省梅迪辛哈特的 Laverne Gill 说道。今年春天，在使用 Weed-IT Quadro 系统进行播种之前，“我们使用了通常情况下的 14% 左右的量来进行全面喷雾”。

Olds College 的研究农学家 Shabeg Briar 发现，在 2021 年和 2022 年，在重复的研究带试验中使用 Weed-IT Quadro 系统可以节省类似的成本。Briar 解释说，Weed-IT 相机能够识别杂草并向喷嘴发送信号，仅在棕色区域喷洒绿色植物。

该系统对作物间杂草控制没有帮助，但“我们在杂草丛生的地带节省了约 80% 至 85% 的喷雾量，并达到了类似的控制水平，”他补充道。

                 杂草IT

2022 年 9 月，Weed-IT Quadro 分销商在北美推出了红色 LED 照明，用于绿棕色杂草检测和控制。分销商包括蒙大拿州博兹曼的 AgriTech America 和艾伯塔省卡尔加里的 Croplands Equipment Canada。

Weed-IT Quadro 由 Rometron 在荷兰制造，于 2019 年底发布，采用蓝色 LED。从那时起，新型红色 LED 和光学器件在一致性、效率和可预测性方面均优于早期系统。这三者对于使用光学技术进行有效的点喷涂都是必不可少的。

模块化 Quadro Red 系统具有 40 英寸间距的光学传感器和独立喷嘴控制。开发了专门设计的 Millennium 铝制喷杆套件，以方便将 Weed-IT 改装为各种自走式喷雾机。加上安装，100 英尺吊杆的交钥匙成本约为 270,000 美元。

Gill 表示，他在 2022 年测试了使用 Weed-IT Quadro 进行秋季喷洒，并指出“对我喷洒的杂草效果为 100%”。

吉尔、他的妻子和两个儿子在加拿大西部容易发生干旱的干燥棕壤地区直播了约 5,200 英亩的土地。他们每三到四年轮作种植春小麦、硬粒小麦、大麦、扁豆、豌豆和芥菜。

他们拥有一台 2012 款 3330 Case IH Patriot 喷雾机，配有五节、100 英尺后置喷杆和 1,000 加仑油箱。

他的喷嘴仅在经过传感器阵列看到的杂草时才会启动，并且他正在施用全速率的草甘膦，而不是通常的半速率。

“Weed-IT 可以让你提高速度，这样你就不用省钱了，”吉尔说。“我们知道一整升农达对于我们喷洒的东西会更有效，而且确实如此。”

在购买精密喷涂系统之前，吉尔和家人计算了投资回报率。数学显示，Weed-IT 技术将在 30 个月内通过减少除草剂费用来收回成本。正在发挥作用。

“今年春天的一天，我们在喷雾方面节省了 11,000 美元，另一天我们节省了 16,000 美元...... 不需要花很多天的时间来证明这个系统的合理性，”他说。“我们能够增加剂量，狠狠打击杂草，这样它们就不会产生化学抗性，喷洒实际存在的杂草，对我们在地上撒的量有环保意识，但仍然不会在任何地方花钱接近我们之前的花费。”  

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伊利诺伊州 Precision Planting 的高级产品经理 Jason Stoller 表示，AGCO 即将推出 Symphony 喷嘴脉冲宽度调制 (PWM) 系统。他将其描述为“一套智能喷涂解决方案”。

2020 年 1 月，Precision Planting 宣布进军喷雾机业务，推出改善喷雾机操作和数据收集的产品。

“Symphony PWM 喷嘴控制系统将于今年秋季上市，我们希望在今年春天对 Vision 系统进行测试，”Stoller 说道。

Symphony PWM 喷嘴控制将使喷雾机在改变速度或施用量的同时保持恒定压力。它还具有测绘控制和转弯补偿功能。 Symphony Vision 是一个升级版。

“假设我们获得了成功的测试数据，那么很快就会针对中耕作物推出商业化的 Vision。小颗粒支持很快就会跟进。添加农作物和区域实际上只是训练模型，”他说。

Symphony Vision 使用基于边缘的人工智能 (AI) 来实现绿加绿或绿加棕应用。AI 视觉模块分布在整个喷杆上。

“我们的人工智能模型可以将农作物与杂草甚至杂草类别进行分类和分离。我们将阔叶杂草、禾本科杂草和农作物分开，系统控制这些检测，”斯托勒解释道。

当它在点喷模式下检测到杂草时，杂草上方的喷嘴就会打开。在杂草通过之前，人工智能会根据杂草的大小确定应用哪种喷洒率。然后视觉会自动关闭，直到检测到另一种杂草。

Symphony Vision 系统的运行预计可节省大量成本。

“我们在实际应用中的 beta 测试表明除草剂的用量显着减少。我们在伊利诺伊州中部到南部看到过这样的例子，在使用接触性除草剂之前和之后可以节省高达 80% 的成本，”Stoller 说道。

喷涂时间效率也会提高。传统喷雾器的填充可能会占用操作员一天 20% 的时间。Symphony Vision 可以使操作员保持速度并移至下一个田地，减少重新填充的频率。

“最终，农民每天会使用更少的除草剂并经过更多的田地，”斯托勒说。

              竞争对手来了，其他喷洒技术正在进入田间。

以色列农业技术先驱 Greeneye Technology 于 2022 年初在美国推出零售销售，随后于 8 月公布了内布拉斯加大学林肯分校现场试验的基准性能结果。2023 年 1 月，Greeneye 宣布与 Farmers Business Network 合作计划，在美国销售精准喷洒改装套件。  

爱科第二套精密喷涂系统即将上市。4 月，博世巴斯夫智能农业和爱科公司宣布计划将 Fendt Rogator 喷雾机上的智能喷雾技术商业化。该系统将于 2024 年适用于玉米、大豆、棉花、甜菜、向日葵和油菜籽。小粒谷物和其他农作物将在稍后添加。

约翰迪尔于 2021 年 3 月进入市场，推出 See & Spray Select 技术，用于瞄准和喷洒休耕地上的杂草。随后于 2022 年推出了 See & Spray Ultimate，这是一种与双产品解决方案系统相结合的作物喷雾技术。今年，迪尔推出了首款附加套件 See & Spray Premium，采用人工智能驱动的视觉系统。