Техніка
Головне:
Техніка

Технологію розпізнавання бур’янів на фоні інших рослин відпрацьовує компанія AGRIFAC

Обприскуємо вибірково

Обприскуємо вибірково
Обприскувач Condor Endurance II із системою AiCPlus на точковому обробітку посівів зернових

Розпізнати бур’ян на фоні ґрунту — доволі легко, а от на фоні інших зелених рослин — зовсім інше завдання. Саме таку технологію розпізнавання відпрацьовує компанія AGRIFAC і вже досягла певних успіхів  

Розгледіти бур’ян крізь камеру 

Якщо обприскувач уміє виявляти бур’яни й виконувати цільове обприскування, витрати на гербіциди можна суттєво скоротити. Водночас це значно зменшує негативний вплив на довкілля. На сьогодні на ринку вже є готове рішення: компанія AGRIFAC пропонує систему камер, здатну «навчатись» завдяки технології штучного інтелекту. Ця система називається AiCPlus. Вона виявляє бур’яни, обробляючи й аналізуючи зображення. Алгоритми, спеціально розроблені для цього в партнерстві з французькою стартап-компанією Bilberry, такі розумні, що, аналізуючи зображення в режимі реального часу, не лише відрізняють зелені рослини від бурих ґрунтів, а й розрізняють різні типи рослин за формою та відтінками зеленого забарвлення. Тобто система здатна розрізняти не лише «зелене по чорному», що пропонують конкуренти, а й «зелене по зеленому» — тобто виявлення бур’янів у посівах або на пасовищах. Таке рішення важко знайти в інших виробників, і саме воно здатне бути найкориснішим і найефективнішим, бо значно розширює діапазон застосування системи. 

Однак, щоб система працювала коректно, їй потрібно знати, які на вигляд рослини, що зростають у полі. Якщо цього не відбувається, система не здатна ідентифікувати рослину й не знає, до якого класу її залічити — до культурних чи шкідливих. 

Алгоритм для кожного бур’яну 

Програмістам доводиться розробляти окремий алгоритм для кожного виду рослин. Оскільки це доволі трудомістко, AGRIFAC пропонує виявляти бур’яни за допомогою системи камер AiCPlus. Спочатку система розрізняла тільки зелені рослини на фоні ґрунту. Згодом діапазон розширився: система «навчилася» виділяти широколисті бур’яни та кульбабу на луках і в посівах колосових зернових. Нині система використовує елементи штучного інтелекту, щоб «навчатися» працювати в умовах певного регіону, з урахування ґрунтів, місцевої рослинності й вирощуваних культур. 

Цифрові RGB-камери системи AiCPlus

Для інтелектуальної обробки зображень AiCPlus AGRIFAC установлює цифрові RGB-камери з роздільною здатністю 840 пікселів на своєму самохідному обприскувачі Condor: дві — в передній частині машини, а інші — ззаду на штанзі. Загалом камери розташовані через кожних 3 м по ширині захвату. Вони «дивляться» вперед на 4–6 м у напрямку руху й роблять вісім кадрів на секунду. Це зроблено для того, щоб камери завжди робили по дві фотографії кожної рослини бур’яну. Частоти зйомки 8 Гц достатньо для запису приблизно двох-трьох зображень на метр відстані для обробки зображень на швидкості руху від 10 до 14 км/год. Але навіть за швидкості 20 км/год система все одно забезпечує достатню кількість зображень для виявлення бур’янів. Щонайменше такий досвід отримала компанія AGRIFAC. 

Практичний досвід 

Для самохідного обприскувача Condor із системою камер компанія Agrifac пропонує штанги завширшки 36 і 48 м. Тут особливого значення набуває система автоматичної стабілізації штанги. Завдяки тандемному шасі та пневматичній підвісці обприскувач значно менше розгойдується на нерівній поверхні, отже, і штанга практично не коливається. Допомагають ультразвукові датчики з широким активним кутом на штанзі: вони встановлені не лише вертикально, а й під кутом, що забезпечує рівномірне ведення по висоті. Крім того, кожна крапля робочого розчину має досягти цільової поверхні, а отже, і правильної точки в урожаї. Для цього Agrifac використовує систему форсунок HighTechAirPlus, де робоча суміш змішується з повітрям. 

Візуалізація роботи алгоритму з виявлення цілей — бур’янів на різних фазах вегетації

Завжди напоготові 

Щоб можна було швидко вмикати та вимикати кожну окрему форсунку для точкового розпилення й не впливати на якість розпилювального конуса, головна водяна помпа підтримує постійний тиск у трубопроводі штанги завдяки системі рециркуляції робочого розчину. Щоб уникнути перекриття, система вмикає та вимикає кожну форсунку окремо. Крім того, доповненням до системи камер є система, що регулює вилив на криволінійних ділянках розбризкування — робота по контуру поля, форсунки на зовнішнього боку кривої можуть подавати більше рідини, ніж на внутрішньому. Норма по всій ширині штанги дотримується й регулюється шляхом дуже швидкого відкривання та закривання форсунок за допомогою широтно-імпульсної модуляції з частотою до 100 вмикань на секунду (100 Гц). За даними виробника, це дає змогу рухатися зі швидкістю до 20 км/год під час виконання точкового розпилення із застосуванням системи камер AiCPlus. Для високого рівня точності форсунки на штанзі розміщено на відстані 25 см. Це дає змогу обробляти окремі ділянки розміром 25 . 25 см. 

Технологічні особливості 

Дотепер для повноцінної роботи камер AiCPlus було потрібне денне світло. Для роботи вночі Agrifac забезпечив кожну камеру окремим освітленням. Розробляється система фіксації обприскування, яку використовує GPS для реєстрації місць, де камери розпізнали бур’ян і був застосований обприскувач, а також який засіб захисту рослин і у якій кількості було використано. Усе записує новий бортовий комп’ютер EcoTronic II Plus. 

До функціонала системи слід віднести автоматичне вмикання обприскування на кожній форсунці за картою-завданням, де заздалегідь вказано ділянки обробки розміром 25 . 25 см, що відповідає розмірам окремих рослин у посівах просапних культур. За даними Agrifac, під час використання хімічного захисту від бур’янів точкове обприскування AiCPlus може зменшити потребу у воді та пестицидах приблизно на 90%. Після випробування минулого сезону системи на 70 самохідних оприскувачах і безпілотниках у десяти країнах компанія Agrifac отримала підтвердження ефективності своєї нової технології локального обприскування. 

В Австралії зробили масштабні порівняння роботи обприскувача Agrifac Condor із системою вибіркового обприскування AiCPlus, 36-метровою штангою, основним баком на 5000 л й іншого обприскувача з 36-метровою штангою та основним баком на 4000 л, що виконував суцільне обприскування. Порівняння проводили на площі 6199 га. Завданням було знищити бур’яни, що почали проростати у весняний період. Система AiCPlus розрізняла бур’яни на фоні ґрунту, й обприскувач обробляв тільки ті місця, де було знайдено небажану рослинність. Результат навіть перевершив очікування: різниця у витратах хімікатів і води становила 93,5%. Витрати води — 27 896 і 929 850 л відповідно, витрати хімії — 1814 і 27 896 л, кількість заправок — 12 і 223, час на заправки — 6 і 116 год, вартість хімікатів — 10 517 і 161 794 дол. 

Крок за кроком 

Цифрова RGB-камера системи AiCPlus

Обробка зображень інтелектуальної системи камер AiCPlus на самохідному обприскувачі Agrifac Condor забезпечує обробку даних у реальному часі. Для вибіркового обприскування відразу використовується електронний індивідуальний вмикач форсунки. Застосування широтно-імпульсної модуляції дає змогу вмикати й вимикати форсунки з великою частотою. На сьогодні система камер може визначати не лише кінський щавель і кульбабу на луках, посівах ріпаку та в пшениці, а й низку інших бур’янів. База небажаних рослин постійно розширюється, тому з кожним роком система стає досконалішою. Важливим є і те, що вже заплановано випробування системи в Україні, і найближчого майбутнього вітчизняні аграрії зможуть заощаджувати на гербіцидах і зменшувати вплив хімічних засобів захисту на довкілля. 

Економічна доцільність 

Кожна технологія, що впроваджується в сільському господарстві, має власну економічну й практичну доцільність. Не винятком стала і система AiCPlus від компанії Agrifac. Для досягнення успіху в обприскуванні потрібно придбати обприскувач. Але цього все одно недостатньо. Аграрій змушений витрачати кошти на забір і доставку води, засоби захисту, а також на оплату праці робітників, що беруть участь у процесі. Кількість залучених ресурсів надзвичайно велика, і саме тут можна спробувати оптимізувати витрати. З іншого боку, неправильний підхід може призвести до суттєвого погіршення ефективності обробок і недоотримання прибутку. Система AiCPlus кардинально змінює підхід до культурних рослин шляхом внесення хімікатів тільки там, де це потрібно. З нею не потрібно витрачати тисячі літрів води, сотні й тисячі літрів хімікатів і дизельного пального тощо. Немає потреби «заливати» все поле — достатньо обробити тільки ті ділянки, що цього потребують. Таким чином, оберігаючи довкілля від надлишкової кількості хімікатів, можна одночасно зберегти свої гроші та час, і дати природі можливість відновитися. 

Ігор Поліщук 

журнал The Ukrainian Farmer, травень 2021 року

Усі авторські права на інформацію розміщену у журналі The Ukrainian Farmer та інтернетсторінці журналу за адресою https://agrotimes.ua/ належать виключно видавничому дому «АГП Медіа» та авторам публікацій, згідно Закону УкраїниПро авторське право та суміжні права”.
Використання
інформації дозволяється тільки після отримання письмової згоди від видавничого дому «АГП Медіа».

Інші статті в цьому журналі

ЧИТАЙТЕ БІЛЬШЕ

Журнали