航空技術(shù)作為近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)發(fā)展***迅速、對(duì)人類(lèi)社會(huì)影響***的科學(xué)技術(shù)之一，近年在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域迅猛發(fā)展。農(nóng)業(yè)航空應(yīng)用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，也是反映農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志。農(nóng)業(yè)與航空技術(shù)的結(jié)合帶來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的***革新，在未來(lái)必將發(fā)揮更為重要的作用。

植保***利用***平臺(tái)搭載施藥裝置對(duì)作物進(jìn)行遙感信息獲取和定量定點(diǎn)***施藥，具有復(fù)雜地形適應(yīng)性強(qiáng)、作業(yè)效率高等優(yōu)勢(shì)。***可集成智能飛控系統(tǒng)、復(fù)合光電吊艙、***變量噴施設(shè)備等多種新型任務(wù)載荷，從而為農(nóng)業(yè)植保提供***支持。2014 年，麻省理工學(xué)院發(fā)布的《MIT 技術(shù)評(píng)論》中，將農(nóng)業(yè)***技術(shù)作為***位，與腦圖技術(shù)、基因編輯技術(shù)、神經(jīng)形態(tài)芯片等列為年度十大突破性科技創(chuàng)新技術(shù)。特別是在我國(guó)，隨著農(nóng)村從業(yè)勞動(dòng)力的快速下降和***技術(shù)的日趨成熟，***植保在我國(guó)得到比***其他任何***都更加快速的發(fā)展。

   當(dāng)前，受益于人工智能技術(shù)、并行計(jì)算技術(shù)，以及智能硬件等方面取得的突破，***植保技術(shù)向著智能化、系統(tǒng)化、***化方向發(fā)展。未來(lái)，具有作業(yè)區(qū)域自動(dòng)識(shí)別與定位、作業(yè)路徑自主規(guī)劃、全自動(dòng)無(wú)人飛行、全程作業(yè)可視可溯的智慧型植保***將***提高農(nóng)業(yè)作業(yè)效率，改善農(nóng)業(yè)從業(yè)人員勞動(dòng)環(huán)境。智慧化***植保也將成為我國(guó)智慧植保、綠色植保、科學(xué)植保的核心實(shí)踐技術(shù)，對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、智能化的技術(shù)升級(jí)轉(zhuǎn)型和革命起到核心推動(dòng)作用，為新時(shí)代下的農(nóng)業(yè)從業(yè)人員帶來(lái)全新的農(nóng)事體驗(yàn)。

智慧化***植保核心技術(shù)組成

1.基于機(jī)器學(xué)習(xí)的***遙感作物信息識(shí)別與提取技術(shù)

近年來(lái)，基于微小型***的遙感信息獲取技術(shù)，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。微小型***搭載多種光電載荷，可快速獲取農(nóng)田作物信息。相比衛(wèi)星遙感技術(shù)，其具有運(yùn)行成本低、靈活方便、局部數(shù)據(jù)精度高的特點(diǎn)。在作物長(zhǎng)勢(shì)估計(jì)、農(nóng)田設(shè)施調(diào)查、作物表型信息獲取等方面有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。隨著基于深度學(xué)習(xí)的模式識(shí)別技術(shù)逐漸應(yīng)用于農(nóng)業(yè)智能遙感信息處理領(lǐng)域，以***作為搭載多傳感器的遙感平臺(tái)，可快速提取作業(yè)地表特征并進(jìn)行作業(yè)目標(biāo)分類(lèi)識(shí)別，從而為智能植保作業(yè)提供基礎(chǔ)。

2.田間作業(yè)環(huán)境智能感知技術(shù)

在田間作業(yè)***圖的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)境中的作業(yè)對(duì)象和其他障礙物進(jìn)行智能動(dòng)態(tài)感知，采用模式識(shí)別方法，獲得障礙物基本尺度特征、類(lèi)型屬性等關(guān)鍵信息，由此進(jìn)行動(dòng)態(tài)作業(yè)控制。隨著人工智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)人系統(tǒng)控制技術(shù)正在從過(guò)去的既定條件下的自動(dòng)駕駛，到非既定條件下對(duì)環(huán)境的實(shí)時(shí)感知、實(shí)時(shí)自主決策，進(jìn)而自主完成作業(yè)任務(wù)。

3.復(fù)雜大田區(qū)域環(huán)境下的作業(yè)路徑智能規(guī)劃技術(shù)

由于***載荷能力和續(xù)航時(shí)間有限，同時(shí)作業(yè)區(qū)域多為分散的小面積不規(guī)則區(qū)域，因此合理的作業(yè)路徑規(guī)劃，可以減少農(nóng)業(yè)***無(wú)效的非作業(yè)飛行時(shí)間。目前仿真和示范作業(yè)已證明此類(lèi)方法的有效性，但相對(duì)于其他應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)于引入障礙物和多機(jī)協(xié)同避碰的智能植保作業(yè)路徑規(guī)劃方法的研究還十分欠缺，目前尚無(wú)法滿足蓬勃發(fā)展的***植保應(yīng)用需求。

4.施藥過(guò)程霧滴運(yùn)動(dòng)建模及***噴施控制技術(shù)

不同于地面機(jī)械作業(yè)，***植保效果受環(huán)境風(fēng)場(chǎng)、飛行高度和飛行速度等多種因素影響。根據(jù)當(dāng)前環(huán)境風(fēng)場(chǎng)和作業(yè)參數(shù)預(yù)測(cè)霧滴飄移沉積區(qū)域，從而實(shí)時(shí)調(diào)整作業(yè)參數(shù)，是***植保實(shí)現(xiàn)***化的手段和目標(biāo)。目前傳統(tǒng)研究手段主要集中在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的定量統(tǒng)計(jì)方面。通過(guò)航空噴灑霧滴沉積和飄移試驗(yàn)，對(duì)各型***田間作業(yè)霧滴沉積效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并研究霧滴沉積受飛行高度、霧滴粒徑譜、噴頭配置和天氣狀況的影響 。

5.植保效果的綜合智能評(píng)估體系與評(píng)估技術(shù)

作物上藥液的霧滴分布特性重要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括均勻性和沉降量等，其中，霧滴的沉降量是檢驗(yàn)藥液防治效果的直接指標(biāo)；沉降藥液的覆蓋率和均勻性是優(yōu)化航空施藥設(shè)備和施藥技術(shù)方案的重要指導(dǎo)。

6.基于云數(shù)據(jù)管理技術(shù)的作業(yè)過(guò)程可溯、可控、可視化技術(shù)

***植保作業(yè)在我國(guó)目前還屬于監(jiān)管難點(diǎn)，亟需采用信息化、智能化的手段，對(duì)***作業(yè)全過(guò)程進(jìn)行有效的監(jiān)管。我們預(yù)計(jì)基于數(shù)據(jù)挖掘，將單一的管控模式轉(zhuǎn)換為以大數(shù)據(jù)為依據(jù)，以信息服務(wù)為手段的智能作業(yè)監(jiān)管模式將是未來(lái)的發(fā)展方向。目前投入使用的***智能監(jiān)管系統(tǒng)，均采用“機(jī)載終端 + 網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)器”的應(yīng)用模式。機(jī)載數(shù)據(jù)采集終端包括多種關(guān)鍵作業(yè)狀態(tài)信息傳感器和移動(dòng)數(shù)據(jù)通信模塊，所采集的作業(yè)高度、流量和飛行速度等信息，可直接通過(guò)公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳至數(shù)據(jù)服務(wù)器。運(yùn)用智能數(shù)據(jù)處理方法，可獲得區(qū)域總作業(yè)量、病蟲(chóng)害類(lèi)型、基本作業(yè)效果和藥劑使用量估計(jì)等宏觀信息，同時(shí)對(duì)農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、病蟲(chóng)害爆發(fā)趨勢(shì)、藥劑使用綜合效果、種植面積變化趨勢(shì)和區(qū)域產(chǎn)量等信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者和主管部門(mén)應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)品市場(chǎng)變化提供信息支撐。

結(jié)論

人工智能技術(shù)以***的發(fā)展速度***著時(shí)代，必將對(duì)農(nóng)業(yè)***的生產(chǎn)、研發(fā)、應(yīng)用造成深遠(yuǎn)的影響。

（1）人工智能技術(shù)的引入將***遙感技術(shù)的發(fā)展從信息獲取的初級(jí)階段推向信息挖掘、融合、再生的新階段，在深度學(xué)習(xí)技術(shù)和海量數(shù)據(jù)的支撐下，各種異構(gòu)信息之間的反演將為我們呈現(xiàn)出作物生長(zhǎng)過(guò)程的細(xì)節(jié)和本質(zhì)規(guī)律。

（2）***田間作業(yè)模式將從人在回路的控制模式走向基于田間環(huán)境感知的自主控制方式，對(duì)作業(yè)過(guò)程的控制不再依賴人的經(jīng)驗(yàn)和臨場(chǎng)判斷，而是基于多源信息融合后的智能決策，保證全作業(yè)過(guò)程控制具有可靠的數(shù)據(jù)支撐。

（3）隨著作業(yè)經(jīng)驗(yàn)的積累和智能規(guī)劃方法的引入，***作業(yè)將先以模擬仿真的形式進(jìn)行過(guò)程優(yōu)化和快速數(shù)字推演，大部分過(guò)程狀態(tài)變量在實(shí)際作業(yè)之前就已經(jīng)被準(zhǔn)確估計(jì)出來(lái)，同時(shí)引入障礙物和多機(jī)協(xié)同避碰的智能植保作業(yè)路徑規(guī)劃方法將成為下一步研究的熱點(diǎn)。

（4）基于計(jì)算流體力學(xué)模擬的***施藥?kù)F滴運(yùn)動(dòng)模型將被整合到***飛行控制系統(tǒng)，并在可變量機(jī)載噴施設(shè)備的支持下，實(shí)現(xiàn)作業(yè)路徑動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，以及基于實(shí)時(shí)環(huán)境作業(yè)參數(shù)的***變量噴施。

（5）作業(yè)過(guò)程關(guān)鍵的狀態(tài)信息將被***的量化記錄下來(lái)，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支撐下，整個(gè)作業(yè)流程變得透明化，所有環(huán)節(jié)變得可控可溯，對(duì)作業(yè)效果的模型化、數(shù)據(jù)化評(píng)價(jià)體系將建立。

可以期待，未來(lái)以農(nóng)用***為應(yīng)用核心的植保智慧解決方案將給人們帶來(lái)一種全新的農(nóng)事體驗(yàn)。

2018年5月25日

成都鑫芯電子科技有限公司編輯部