（转）李震：智慧农业在果园虫害监测中的应用探索

柑橘果园主要虫害介绍

橘小实蝇智能精准测报技术与装备

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HSV空间滤值‍

柑橘木虱智能精准测报技术与装备

方法：

优点：

前景与展望

柑橘果园病虫害发生情况日益严重，目前普遍缺乏有效的测报手段；

果农为确保产量，不断提升化肥农药施用量，导致环境污染日益严重；

现有的果园虫害智能化在线高效测报技术均处于研发阶段，尚未大范围推广应用；‍

需要科研、管理、推广部门和果农协作，促进技术成果的转化应用。‍

李震教授“智慧农业在果园虫害监测中的应用探索”直播

——观众提问集中回答

李教授，目前果园除了杀虫灯等设备，还有哪些装备适用于果园？一般果园科学防治需要投入多少？

这个问题感觉还是比较专业，实际上除了杀虫灯用的比较多。现在农业从智慧农业这个角度来讲，还有一些吸入式的虫害捕捉器，现在已经有小范围的应用了；还有放一些诱惑剂的，如荷尔蒙、光等，利用虫子的趋光性等特性。

当虫子过来之后，下面有一个风扇在转，产生一个吸力，将飞虫吸进去之后，在里面进行识别。如果是益虫，打开旁边的翻盖，将其排出，帮助果园生产；如果是害虫，下面再有一个机构，将害虫吸入，里面进行电击杀，或者直接关住，一段时间它自己死掉了。这个也有一些小范围的应用。

请问李教授，现在柑橘还有哪些主要病害？怎么防治？黄龙病怎么办？

柑橘的病虫害其实是很多的，刚刚主要介绍了两个，橘小实蝇和柑橘木虱。柑橘木虱是导致柑橘黄龙病的主要传播媒介，除了这些以外，还有潜叶蛾、红蜘蛛等。昨天去果园调研的时候，果农提出了如何更有效防治红蜘蛛的需求。

关于黄龙病，华农很多专家都提出了可防可控，但是目前还不可治。希望果农统防统治，及时喷洒相关农药。当然也希望大家考虑我们的系统，给大家喷洒农药过程中提供一些依据，不是盲目地喷了。以前是比较盲目，按照时间间隔喷洒农药，带来了环境污染等问题。这套系统我们也需要完善一些，如果能够推广应用，果农就能了解，我这个果园已经发生木虱了，就开始喷药，由按时喷药变成按需喷药，这就是防控的一个新手段。

当然也有很多专家在防控黄龙病上提出了很多好的方法，也建议大家和其他专家多联系交流。

李教授，今天您主要是以柑橘果园为案例的，如果推广应用到其他的作物果园。是否会有一些通用型的设备或者技术是会适用的呢？

我第一个讲的是橘小实蝇的监测装备，虽然它名字里有一个橘，但是其危害范围是很广的，250个科，除了柑橘外，还有杨桃、草莓、西瓜、黄瓜、玫瑰花等。

这套系统我们研究的时候是布置在柑橘园，实际上这么多作物都可以部署这套系统。我们的系统本身具有一定的扩展性的。

第二个从技术来说，像人工智能也有在不同作物方面的应用。你要根据害虫的特性，因为很多AI的应用在于如何找到合适的传感器，是声学的、光学的还是视觉的。找到之后，根据特定害虫的迁飞、趋向、趋光的特性，尝试捕捉之后再分析它，代替人去了解情况。这是现阶段可探索的形势。

李教授，我了解到其实广东四会其实之前是砂糖橘之乡，现在很多砂糖橘都已经是在广西去种植生产，难到是说那边的条件更合适还是有其他原因呢？

这也是做柑橘的人一直在思考的问题，实际上需要从土壤、气候条件来说，四会这边的基本条件肯定是适合沙糖橘的。产业受到打击的一个主要原因就是柑橘黄龙病，对四会砂糖橘的影响还是比较严重的，现在也是逐渐恢复。

因为很多搞栽培管理、信息化的专家们都在齐心协力，希望让广东整体的柑橘产业，包括砂糖橘，能够恢复起来。包括省里对这方面也有一些投入。换句话说大家要有信心，黄龙病是可防可控的，可能暂时治还没有很好的方法。如果恢复种植柑橘类的水果应该还是很有希望的。因为广西有一些做法，保证了黄龙病的发病没有那么严重，我们广东也可以借鉴一些比较好的方法，因为他们有些方法确实可以复制。

李教授，果树虫害智能识别技术如何在产业化中得到低成本应用？不同果树的通用性如何评价？

这也是我们在不断努力的方向，有些观众看了我刚才的介绍之后，大家的第一印象都觉得这两项技术都会带来成本的提升。

一方面我们都尽可能降低使用成本，特别现在配合5G（4G也可以），因为计算是使用边缘计算，算力在田间，必然每个节点都要有一定的算力，因为节点是一个多点部署的东西，单价肯定会高。如果配合5G，把整个的边缘计算都变成云计算，田间部分就不再负责计算部分的了，所有的算力都上升到云上，这样可以降低在田间部署的节点的成本，这个降低还是很可观的。这样有利于推广大范围的部署。

第二个这是一个经济性的问题，就是说我部署系统之后，如果带来的经济效益和收益比投入要高，这个系统就有部署的价值和意义，虽然价格不一定马上下降很快，但是带来的好处，比如化肥农药减少了，或者黄龙病没有那么严重了，这就是实实在在的好处，这些方面的收益，比系统付出的要多，投入产出比高。这就是推广的原动力。

这需要两方面思考问题与实行。

李教授您好，使用YOLO检测虫害在实际应用中也要在4cm～10cm的范围内拍摄吗？有没有办法实现较远距离，对更大范围进行监测？

刚才PPT最后也讲到两个方法，一个是基于商用平台，就像上一位听众问的问题，商用平台做的时候要从成本考虑，摄像头的分辨率和自动调焦的能力会受限于成本，所以这方面商用平台还是比较弱的。因为最开始我们还是和商业模式合作的，导致我们设计算法的时候，距离和监测范围是受到了一定的影响，受制于参数。同时大家也可以看到柑橘木虱很小，和一个芝麻粒那么大，大家可以想象一下，如果要大范围监测，就需要用很高清的摄像头。这时候，一个摄像头的成本就很高了。

我们设计这个系统的初衷，也考虑过将单个的成本降下来，在果园大范围部署，比如一棵或几棵树就部署一个，可能每个摄像头的分辨率都不是那么强；还是说我部署几个比较高端的、分辨率比较好的摄像头。最终，我们讨论的结果是，因为木虱不是每棵树都有，如果是一个广角拍摄，有可能这一带都没有，这样很可能漏检；如果分布比较多，三五棵树就布一个，成本就比较低，但范围布置了，可能监测距离没有那么远，但是某棵树一发生就知道。这样从监测效果来说会更好一些。

这个问题，实际上是找平衡的问题，我们也一直在思考。

目前的病虫害图像数据很难采集，如果真的要实现更多种类病虫害的自动监测，是不是还需要牺牲很多产量来制造病虫害呢？

实际上这就是我刚才讲的，包括自己的果园为了拍木虱的图片也是做了一些牺牲。

像我们华南农业大学有一个好处，有专门研究病虫害的团队。拍木虱和橘小实蝇的时候也是和相关团队合作，由他们提供相关的样本。所以在实验室阶段，也不能说牺牲大量的产量，毕竟也是和人家合作。

当然在推广应用中，我们希望系统布下去压根儿就没有东西拍，那是最理想的阶段。也不一定说要牺牲很多东西。实际部署的时候肯定能拍到，因为我们去了很多果园发现，即使按照指导意见足量喷药也有虫害。肯定说可以监测到的，也不一定说为了让系统有效果，果园就疏于管理，不是这个意思。该怎么管就怎么管，我们只是一个辅助手段，让果农管的更好。

李教授，虫害的图像获取，如何避免自然光照的影响？

这个问题就很专业了，因为刚才受时间的限制，就没有讲。捕虫器的盖子是由7个部件组成的，里面已经考虑到光的影响，我们把摄像头布在了捕虫器的内部以降低光的影响。同时在专利设计上设计了一个光窗，可以调整进光量。通过两个板的重叠度调整进光量，目的就是实现白天的进光量适合拍摄。但是这需要人工根据不同场景进行调整，至少在这个时间段内进光量是适合拍摄的，以避免光的影响。早期我们也发现了这个问题，机器视觉受光的影响还是非常明显的，后来做了改进，做了这个装置。

请问要在自然场景下基于图像自动监测病虫害目前还有哪些难点？

要说难点还是比较多的。

第一个就是刚刚说的橘小实蝇的监测。从技术点来说，一些迁飞性的昆虫都会飞入瓶子里。如果这个系统就是要监测橘小实蝇的话，这时候就需要配合比较复杂的算法和局限；

第二个就是成本考虑。毕竟图像采集设备的成本现在还是比较高的，同时还有很多问题不太好解决。像我们正在尝试解决的户外的自动对焦，我们把橘小实蝇捕捉到瓶子里，这个对焦比较好解决；但是如果在开放式的空间中，我怎么做自动对焦、自动发现，这是需要解决的问题。一些阶段性成果还不太方便和大家分享，因为还不成熟。

第三个是算法本身。处理的时间、准确度等方面也需要不断完善。

李教授，虫害的识别通过监测点设备识别技术较为成熟，目前是怎样通过点监测实现面的监测预警，做到未雨绸缪？

因为多个点其实已经可以反映整个果园的情况了。按照防治要求，不是果园大面积发生了才做防治，很多时候我们要知道的信息就是是否发生。像橘小实蝇是迁飞性的，一旦果园的某个点或多个点都能够检测到橘小实蝇，说明整个果园肯定就有了，这个时候就要做防治了。

包括柑橘木虱也是，一棵树或者几棵树都发现了，实际上能够代表整个果园有防治的需求，不能存在侥幸心理“这个点有另外一些点没有”。因为这是代表性的点。就好比国内如果出现一例新冠，整个国家都要重视，不能说“这个地方有，其他地方没有”。不能存在侥幸心理。