Мобильные приложения для оценки качества обработки растений помогают улучшить их защиту и дают возможность своевременно исправить ошибки для сохранения урожая. Использование водочувствительных карт и алгоритмов количественной оценкой покрытия позволяет оптимизировать пестицидные обработки растений.
Инсектициды важнейшая часть комплекса препаратов для защиты растений на протяжении всего периода вегетации. С гербицидами и фунгицидами они составляют традиционный набор для борьбы с главными угрозами: насекомыми-паразитами, болезнями и сорными растениями.
Эффективность инсектицидной защиты культур от насекомых-паразитов зависит не только от качества препаратов, но и от технологии. Современные технологии внесения направлены на улучшение равномерности покрытия органов растений, при одновременном снижении нормы распыления (малообъёмное внесение). Мобильные приложения для контроля качества опрыскивания культур могут использоваться для уверенности аграриев в надёжности защиты, а также для своевременного повторного опрыскивания, если первая обработка была выполнена некорректно и растения остались незащищёнными.
Принцип работы таких приложений в использовании водочувствительных карт, меняющих цвет в результате контакта с препаратом, и программного обеспечения для анализа снимков этих карт.
Очерёдность анализа:
- в разных участках поля среди культур размещаются водочувствительные карты;
- выполняется опрыскивание (с помощью дрона или наземного опрыскивателя);
- изменившие цвет карты собираются и фотографируются;
- приложение анализирует полученные снимки для получения количественных показателей опрыскивания.
Для получения репрезентативных данных на одном поле необходимо разместить не менее 10 карт. Важно стандартизировать размещение карт в растительных покровах (особенно актуально для деревьев и взрослых культур). Используются аэрозольные карты покрытые бромфеноловым синим красителем, который при соприкосновении с влагой окрашивает карту (в местах контакта). Карты могут становиться коричневыми, синими или пурпурными. Анализируя снимки можно определить не только интенсивность опрыскивания, но и размер капель.
Приложения делятся на:
- работающие со внешними сканирующими устройствами;
- анализирующие снимки с камеры смартфона.
Приложения для оценки качества опрыскивания работают над совершенствованием алгоритмов обработки снимков и периодически обновляются. Анализ покрытия растений исходя из параметров обработки (выбранных форсунок, размера капли, интенсивности опрыскивания) поможет определиться с технологией для выполнения будущих операций.
Опасность некачественной обработки растений
Исследования показывают, что многие насекомые способны обнаруживать опасность отравления и избегать токсина. при столкновении с определенными инсектицидами, насекомые могут перестать питаться или покинут область, где произошло опрыскивание. Таким образом, недостаточное покрытие означает, что вредителю предлагается выбор между листьями с инсектицидом или без него. Если насекомые вредители могут ассоциировать тактильные или обонятельные сигналы с инсектицидом, они могут избегать частей культур со смертельным препаратом, перебираясь на не поражённые листья.
Также учёные указывают на связь между недостаточным покрытием растений контактными инсектицидами и темпами роста лояльности целевых насекомых к препарату (резистентностью).
Примеры приложений
При участии Университета Западной Австралии было разработано приложение SnapCard которое позволяет не только оценить качество опрыскивания, но и прогнозировать качество выполнения процедуры на основе агрономических переменных (погодных условий и параметров опрыскивания).
Приложение SnapCard также инструмент поддержки принятие решений:
- приложение прогнозирует покрытие на основе актуальных условий (погода, время суток, параметры распыления);
- в зависимости от разницы между ожидаемым покрытием и измеренным можно сделать вывод о качестве выполнения операции.
Пользователи приложения сохраняют на облачных сервисах данные об операции: координаты поля, имя оператора, используемое оборудование, наименование препарата, активные компоненты и норму внесения, текстовые примечания.
По состоянию на сентябрь 2021 года SnapCard загружен более 10 000 раз (из Google Play).
Приложение Smart Spray разработано учёными из Калифорнийского университета в Дейвисе. Приложение также используется для количественной оценки покрытия растений инсектицидом, и находится в свободном доступе в магазинах приложений iOS и Google.
Приложение классифицирует пиксели изображений в трёх цветовых каналах (красный, зеленый и синий), подразделяя их на четыре основных класса: фон (водочувствительная карта), маленькие капли, большие капли и влажность.
Сложность получения репрезентативных данных
При выполнении опрыскивания в условиях повышенной влажности водочувствительные карты могут покрываться сине-серой рябью, которая усложняет работу алгоритмов анализа. Эта область схожа с изображениями при мелкодисперсном распылении.
При работе с такими картами приложению необходимо:
- идентифицировать участки карты изменившие цвет не от контакта с препаратом, а от влияния атмосферы;
- выделить участки с рябью и исключить их из анализа.
Для лучшей идентификации участков несколько “контрольных” карт могут размещаться за пределами поля, для оценки воздействия влажности.
Проблемой для интерпретации изображений также могут быть насыщенные участки, приобретшие яркий окрас вследствие стекания капель. Тёмно-синие или фиолетовые пиксели также должны быть верно идентифицированы и исключены из анализа.
Параметры съёмки
Поскольку камеры в планшетах и смартфонах различаются по параметрам съёмки и имеют разные алгоритмы получения изображений, могут возникать сложности с одинаковой интерпретацией значений пикселей. Также при съёмке могут различаться условия освещения, наличие теней, цвет фона. Все эти характеристики могут серьёзно повлиять на качество анализа.
Изображение одной и той же водочувствительной карты снятой с разных устройств при разных условиях освещения, даже при постоянном угле и расстоянии съёмки, могут отличаться и давать разные результаты.
Для устранения этого недостатка необходимо:
- при съёмке размещать карты поверх белого фона;
- по возможности стандартизировать условия съёмки;
- производить съёмку в помещении (без прямого солнечного света) или под прямыми солнечными лучами.
Планирование операций
Важной функцией приложений SnapCard и SmartSpray также является возможность анализа погодно-климатических условий для проведения опрыскивания. Более проработан блок выбора времени для операций в приложение RRXtend Spray от Bayer AG. RRXtend Spray помогает планировать распыление на основе локального почасового прогноза погоды и вероятности инверсии капель. Выбор оптимального времени для внесения инсектицидов оказывает значительное влияние на эффективности операции.
Интеллектуальное управление защитой растений от насекомых вредителей позволяет максимально увеличить эффективность защиты, минимизировать потери урожая, снизить риск развития устойчивости к препаратам у насекомых иоптимизировать затраты на опрыскивание путём введения стандарта контроля качества.
