人工智能在绿色农业种植中的应用

摘要：随着社会的不断发展和国家要求的不断提高，食品安全问题、改善环境、减少农业污染源已成为农业发展的重要方向。近年来，物联网技术的不断成熟和农业智能化的快速发展，极大地改善了农业生产过程中存在的问题，从而极大地提高了农业生产质量和生态环境安全。本文介绍了智能化绿色种植技术发展的原因、绿色种植技术的效益以及未来绿色种植技术的难点和发展方向。

关键词：人工智能；绿色种植技术；物联网

文章编号：1005-2690（2021）19-0087-02中国图书分类号：f323.3文件编码：B

随着我国国民经济水平的提高，人们的环保意识也在增强。在满足基本生活需求的同时，人们更加注重提高生活质量、食品安全以及对绿色无污染农产品的日益增长的需求。在农业生产过程中探索绿色环保种植技术势在必行。1、农业智能的开发与应用十分重要。

智能绿色种植技术在农业领域的应用

为了促进中国农业的可持续发展，中国颁布了化肥和农药双减量的政策，倡导遵守生态安全、资源安全和农产品安全的方针。绿色农业种植技术的开发和应用可以更好地协助国家政策的实施，促进绿色农业的发展，满足人民的需求。绿色农业种植技术是一种以生物循环利用为基础，体现自然生物发展规律，维护原有生态环境的技术。随着人工智能的快速发展，人工智能理论已广泛应用于农业发展中，开发出性能各异的智能农业技术，从而更好地实现高效、准确、快速、节能、绿色的农业生产过程。例如，智能选种、种植、农作物种植过程中的实时监测和分析等智能农业技术满足了人们对绿色农业生产过程的要求，也保障了农民的经济利益。

1.1农业智能监测

20世纪80年代末，一些发达国家提出了“精准农业”的概念。以信息技术为支撑，按照空间变异、时间、定位和量化，实施一套现代农业经营技术和管理体系。在监测和分析作物生长方面，精准农业基于地理信息系统（GIS）、全球卫星定位系统（GpS）、遥感（RS）技术（简称“3S”技术）和传感器技术收集各种田间数据，例如，从数量、湿度、作物需水量、水压、小气候数据、，林冠生物量和叶绿素等，用于监测作物，利用机器学习和计算机视觉算法对收集的数据进行分析，做出合理的决策。与传统农业相比，了解和报告作物的生长状况更加及时。通过这些数据，农民可以实时关注农作物的生长情况，不再依赖主观经验和推测，而是通过实际测量值或具有大量高水平、多方面农业专业知识的农业专家系统做出更准确的预测，然后采取一些有针对性的自动化措施，如远程灌溉技术，自动施肥技术、精准施药等。智能终端系统通过物联网技术获取的数据，可以准确分析农作物，使农作物更好地生长，为农民带来更大的经济效益。

1.2病虫害防治

病虫害是影响农作物产量和品质的主要因素。通过调查研究，每年病虫害的发生和危害造成的粮食直接损失约占我国粮食总产量的30%。传统农业害虫防治的主要手段是施用农药，利用害虫趋光性的生物学特性和实用的电击物理方法来控制害虫。然而，农药的长期使用会降低农产品质量，严重污染自然环境，对人类健康造成极大危害。单一使用生物学特性和电击驱虫方法费时费力，不能大规模使用，如电蚊拍、粘虫板、诱蚊笼等。

随着计算机技术的不断发展，农业计算机技术被广泛应用于解决病虫害问题，主要包括病虫害识别、病虫害检测和病虫害防治三个方面。常见的病虫害识别方法有图像处理技术、深度学习等，特别是卷积神经网络（CNN）结合迁移学习进行病虫害识别，充分利用网络资源克服获取大样本的困难，提高农作物病害识别的效率。

在害虫检测方面，基于高光谱和多光谱遥感技术的无人机主要用于高效、无损的害虫检测。准确、实时地识别和检测病虫害是病虫害防治的前提，也是达到预期防治效果的关键。只有利用这些实时数据、历史数据和相应的机器学习算法，我们才能及时、准确地将农药喷洒在病虫害作物上，而不是大规模地进行同样的操作而不按常规进行分析。

为了促进新农业、新学科的快速发展，农业计算机技术通过提前防治害虫、减少损失、科学使用农药，达到了绿色农业环保防控的目的，可以降低农民的劳动力成本和农业成本。智能虫害防治可以广泛应用，为绿色农业的发展奠定基础。

太阳能杀虫灯在绿色农业种植中的应用

在病虫害防治方面，智能设备只能减少农药的使用，但不能杜绝农药的使用，也不能满足人们对零农药和健康绿色食品的要求。达尔文的进化论提醒人们，随着农用化学品的不断升级，害虫也在进化，产生更强的耐药性。喷洒杀虫剂来控制害虫似乎是一个无休止的循环。农用化学品对生态环境和人类健康的破坏日益加剧，不利于农业的可持续发展。与使用农药相比，更好地利用害虫的生物学特性和物理方法来防治害虫，从根本上解决农药造成的危害，满足人们对无农药绿色健康食品的追求，如利用害虫的趋光性诱杀、黑光灯、频振杀虫灯、，电击杀虫灯、扇（风）吸杀虫灯等物理方法。杀虫灯的出现“点亮”了农业绿色防控，促进了农业污染控制，使农田生态环境更好。

自2005年起，中国开始广泛使用太阳能杀虫灯。根据不同作物的害虫特点，选用适用性较强的太阳能杀虫灯，提高害虫防治率，充分发挥太阳能杀虫灯的作用。例如，作为中国的主要粮食，关系到中国国民经济和人民生活的玉米和水稻都受到了虫害的破坏。对于稻田害虫的防治，从稳定性、诱捕效果、田间实际情况以及不同种类害虫的为害程度来看，电击太阳能灯可以更好地减少稻纵卷叶螟和稻飞虱的田间害虫数量和为害程度，在生产实践过程中，电击太阳能灯的控制效果较好。太阳能杀虫灯是一种扇形太阳能杀虫灯，常用于玉米田的害虫防治。采用吸风设计，昆虫入口向下，诱捕范围大，诱捕效率高。不同类型的太阳能杀虫灯不仅解决了粮食害虫问题，保证了粮食产量，而且有效避免了农药残留超标和农业污染的风险，不会对生态环境安全产生负面影响。然而，在实际应用中，仅仅依靠物理方法来处理农业病虫害问题有一定的局限性，没有达到比较理想的效果，也不能满足农民对病虫害防治的要求。

杀虫灯与物联网的结合，克服了物理虫害防治过程中的困难。将适合大规模部署和区域监测的无线传感器网络（WSN）技术与太阳能杀虫灯（SIL）相结合，形成一个新的农业物联网-太阳能杀虫灯物联网（SIL iots）。白天，通过太阳能电池板收集能量，然后将太阳能转换为电能并存储在蓄电池中；在晚上，害虫的趋光性被用来引诱害虫。当害虫接触金属网时，释放高压脉冲电流杀死害虫。除杀虫功能外，还具有杀虫计数、虫害面积定位、辅助爱情检测等功能。与太阳能杀虫灯相比，太阳能杀虫灯在农田物联网中具有更好的适用性和杀虫效果。由于物联网硬件设备成本较高，太阳能杀虫灯在实际应用中会受到不同程度的损坏和被盗。为了解决这一问题，设计了一种无人机杀虫灯辅助装置，该装置由具有通信功能的无人机和智能杀虫灯组成。它不仅具有跟踪功能，还能及时弥补太阳能杀虫灯被毁或被盗造成的损失，这已成为物联网的研究热点。

太阳能杀虫灯物联网是“精准农业”和“智慧农业”的典型应用。它是一种与无线传感器网络技术相结合的新型农业病虫害防治模式。目前，这项技术还不是很成熟，还存在许多问题和挑战。例如，由于部署在野外，受外部环境影响较大，容易发生故障，无法长期发挥杀虫作用。因此，有必要不断优化太阳能杀虫灯物联网节点部署方案的算法，研究更实用的硬件设备，充分利用人工智能理论和相关技术，更加智能化地控制太阳能杀虫灯物联网，解决存在和潜在的问题，为了达到更好的防治效果，确保农业生产安全，促进绿色农业种植的发展。

3智能绿色种植技术发展方向

在农业生产过程中，智能绿色种植技术发挥着巨大的作用。它不仅可以节省时间和精力，保证粮食的产量和质量，还可以减少农药造成的危害。它还可以克服农业人工智能技术和物联网技术在实际应用中的局限性。在更新和优化计算机硬件的过程中，我们应该借鉴现有的工业智能控制技术，构建更加完善和实用的计算机算法，克服现有的困难。① 解决农业大数据源问题。② 发展农业人工智能。例如，通过深入学习，建立农业知识地图，实现农作物病虫害和动物的个体智能识别和诊断，研究智能语音精准信息服务系统。③ 执行继承应用程序演示。将物联网技术、大数据和人工智能与其他物理方法相结合，开发更多的绿色虫害防治技术，更好地协助绿色农业种植政策。目前，将物理方法和生物防治特性与各种计算机技术相结合，是克服农业现有缺陷，实现减少和控制农药危害的最佳途径之一。充分利用物理方法、害虫生物学特性和计算机技术，开发更智能的绿色农业保护技术，保护自然环境，节约自然资源，是农业发展的一个重要研究方向。为了促进绿色农业种植技术的发展和应用，充分利用深入学习来处理农业种植过程中的问题，从而收集数据信息。

参考号：

李开良，舒蕾，黄凯，等利用太阳能杀虫灯实现物联网的研究现状与展望J.智能农业，2019，1（3）：13-28

庞晓芳绿色农业种植技术推广有效途径分析J.农业与技术，2019，39（2）：177-178