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60秒识别200亩果园!AI助力大疆无人机成果园植保新选择

  是玩具还是工具?当国外专家面对植保无人机发出这样的疑问时,中国用三亿亩次的年作业面积做出了回应。而当行业人普遍不看好植保无人机在果树上的应用时,科研院所和企业的合作项目也给了我们答案。

  “今天看到无人机在三维建模和果园喷洒方面的测试,见识了它根据作业地形◆▼不断变化,保持喷头和树冠高度的一致性,并且能做到断点补喷的智能化精准化。我们预计,它在山地果园也有望成为一款可靠的工具。” 中国农业科学院植物保护研究所研究员袁会珠在观看大疆T16作业脐橙园后说到。

  在黑龙江广袤的黑土地上,无人机作业已成为当地农民习以为常的场景。自无人机在大田作物施药上应用推广后,其在统防统治、省工省力、减药增效上取得了亮眼的成绩,也收获了种植者们的信任。但同样△▪▲□△的工具放到广大南方果树区,则不被看好,果农们多数对其防效和安全性将信将疑。

  4月9日,中国农业科学院植物保护研究所与DJI大疆农业在中国脐橙之乡——赣州信丰县,共同宣布了双方无人机联合实验室的第二期项目计划并签约。在过去的一年里,由双方合作共建的农业无人机联合实验室在黑龙江虎林玉米种植区、辽宁▲=○▼开原榛子种植区、阿克苏核桃种植区等全国9地开展了多项试验,测试不同飞行高度、速度、喷药量、使用助剂条件下,无人机的喷雾质量和农药利用效率,探索无人机在不同作物上的最佳作业参数。尤其在多种果树雾滴沉降和防效试验上取得阶段性成果。

  “由于果树树冠更密闭,不少果农担心无人机喷药难以直达患处,尤其可能对一些发生在果树内堂的病虫害束手无策。因此我们不断的开展无人机在不同作物上精准施药的应用研究,为不同场合的作业提供数据参考和应用指导。” 袁会珠提到:“就像雨天站在大树下,雨下的越大,被叶片挡掉的越多,相反,若是毛毛细雨则更容易穿透叶片打湿衣服。无人机想要打果树内堂也是这样,合理的调整作业雾滴直径,同时借助风力风场,才可以有效解决果农关心的问题。”

  “山地果园打药是难点,有些地区果园坡度能达到40-50度角,人工植保作业费劲且繁琐。而植保无人机的出现则给出了新选择。” 袁会珠表◆◁•示,植保无人飞机低空低容量喷雾○▲-•■□技术近年来发展非常迅速,它具有效率高,节水节药,地形适应性高等特点,能够应对爆发性的◇=△▲病虫害,在大田和经济作物上具有广泛的应用前景。但相较大田作物,果园用药的方式更复杂,往往要同时兼顾多种病虫害,需要考虑药液的叠加,助剂的运用,作物发病部位等因素,因此需要不断的试验,通过硬件升级、药品更新和施药技术迭代的“多重磨合”,才可以探索出较为有效的应用方案来。这需要科研院所、药企、无人机企业和飞手的共同参与。

  一架小巧的白色无人机迅速升空,在距离地面100米的高度沿着既定路线快速飞行着,短短几分钟后,两架更厚重的T16植保无人机借助它所导入的3D航线图起飞作业,完成全自动喷药。这一幕,发生在赣•●州信丰县的脐橙园里。

  “你看这是一根架在空中的电线,被测绘机标识出来,避开作业航线。而这些房屋顶上作业路线由蓝转白,意味着飞机通过这些区域喷头将自动关闭,节约农药和水的使用。”大疆农业的工作人员在现场解说着。

  据悉,T16是目前国内首款将三维场景重建、地图义识别两项AI技术实现应用落地的植保无人机。在果树场景下作业,通过精灵4 RTK的航测规划,大疆智图(Terra)的导入与处理后,就可以实现对作业场景的识别,如果树、建筑物、电线杆、河流,空地等。

  在完成作业场景识别,生成3D航线就能结合航线进行自动飞行作业,达到“一键起飞降落”。并且借助三维场景图,它可以在有果树的区域喷洒,无果树的区域关闭•□▼◁▼喷头,相比传统的整片作业区域均匀喷洒模式,节省约30%农药和水的使用量。

  针对果园场景中,果树种类多样、高矮不一,地形情况复杂,草丛与密集的果树在远距离俯瞰视角下容易混淆,难以区分的问题,T16的果树模式也有对策。

  比如,在某些特殊的场▲★-●景下,无人机只需要对果树树心进行施药,而在其他位置停止喷洒。这时,通过AI的功能,无人机便能够在极短的时间内识别每一棵果树的树心位置,并实现变量喷★△◁◁▽▼洒。目前这一功能仍在测试中,将在未来装备在现役机型上。

  T16果树模式下匹配的三维场景语义识别系统,采用三维点云切片与三维特征融合技术,对三维场景中的物体进行个体识别。为了提高识别效率,其还利用神经网络量化技术,对网络模型进行深度压缩,大幅降低运算耗时。

  目前这套系统已经通过了超过30万张果树图片的训练,能够在不到1分钟的时间内完成200亩地的全环境识别。识别的果树类型达到了20种,包括★◇▽▼•苹果、柑橘、芒果、香蕉、火龙果等。识别准确率达到了95%。

  “接下来我们将重点在华南五省果树区推广应用,让系统不断自我成长、自我迭代,给它不断的‘喂养’作业环境和作物的图片,在年底达到百万级的图片训练,使其覆盖更多常规的地形和作物,识别准确率达到97%。”大疆农业相关负责人表示。

  近年来,赣南的脐橙产业虽然闻名遐迩,但也一直饱受着黄龙病的困扰。自2012年起,受到黄龙病大面积爆发的影响,赣南脐橙出现了一定规模的减产。而针对黄龙病传播媒介——木虱的防控,行业普遍认为需要在短时间内大规模的统防统治方可奏效,这时,植保无人机便派上了用场。

  相比人工喷雾器式的防治方式,植保无人机拥有◆■更高的防治效率与防治效果。2016年12月初,国内曾有飞防组织围绕柑橘木虱防治进行过万亩飞防作业,最终防效可达70%以上,得到了不少农□◁户的认可。而柑橘木虱为害果树幼嫩新梢的习性让其多集中在树冠外层,这也是目前飞防作业较易覆盖的位置,有望成为无人机在果树应用上的突破口之一。

  2019年3月,大疆农业在湖南永兴冰糖橙果园中进行了一次T16的果树喷洒测试。结果显示,在亩施药液量为3L的测试●条件下, T16喷洒的雾滴密度比相关国家标准高出了50%以上。此外,在雾滴分布均匀度、覆盖面积上,T16同样也有不错的效果。

  果树喷洒测试的首站选择在赣南脐橙的产地举行,体现了大疆农业对T16在果树喷洒效果上的信心。本次活动,大疆农业与中国农科院合作进行签约测试,正是希望通过专业的机构,专业的测▲●…△试,持续不断地优化植保无人机在果树上的作业效果。大疆农业表示,希望借助更高科技的喷洒工具,帮助赣南果农以更高效的方式去探索柑橘木虱的防治技术,帮助赣南脐橙产业重获声望。

  中国农业科学院植物保护研究所研究员袁会珠,中国农业科学院柑橘研究所副所长王雪峰,江西省植物保护局局长钟玲,江西省信丰县委常委黄涛、DJI大疆创新公关总监谢阗地,DJI大疆农业项目合作总监谢博之、国家重大研发计划课题“柑橘木虱监测预警与高效防控关键技术研究”课题组专家等嘉宾出席了本次活动。

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