光学点喷洒(OSS)技术

百态老人 2025-02-08 14:26:54

光学点喷洒(OSS)技术是一种基于人工智能和传感器的精准农业解决方案,旨在通过精确识别目标区域(如杂草或特定作物)来减少农药使用量并降低环境影响。以下是其核心特点及应用情况:

技术原理

传感器与AI识别OSS系统通常配备多通道传感器(如红/蓝光发射器),通过检测植物组织反射的特定波长(如叶绿素反射的独特光谱)区分杂草与作物或土壤。例如,荷兰Rometron公司的WEEDit系统利用红色激光技术,在喷洒臂每1米间隔处安装传感器,扫描地面并触发对应喷嘴。部分系统进一步结合超光谱或RGB相机及机器学习算法,实现“绿色到绿色”(GoG)喷洒——即在作物行间精准识别并处理杂草。

动态喷洒控制技术采用脉宽调制(PWM)等技术调节喷洒速率,根据车辆速度和杂草密度调整剂量。例如,WEEDit系统通过背景广播模式处理未检测到的小型杂草,同时对大型杂草进行低剂量喷洒,以优化成本与效果。

应用效果与优势

显著减少农药用量

案例显示,采用OSS后,化学药剂用量可减少65%-90%。例如,加拿大农场主Ray Wilkie使用WEEDit将草甘膦用量从每公顷160升降至40升,成本节省约80%。澳大利亚农场主Brendon Johns购买二手Weedseeker后,化学品成本降幅达90%。

全球范围看,PTx Trimble的技术每年为农民节省约6亿美元,并减少生态系统污染。

多场景适用性

可用于不同作物阶段(如预播种、苗期)和气候条件。例如,在北美因种子前喷洒窗口短,需依赖高精度控制;而在南半球长生长季中,可应对较大杂草。

支持多种模式切换:如全喷洒、点喷洒或组合模式(偏置喷洒),适应不同田间管理需求。

环境效益OSS将农药有效利用率从传统方法的1%大幅提升,同时减少对非目标生物(如传粉昆虫)的伤害,缓解生物多样性下降问题。

技术挑战与创新方向

监管与标准化问题GoG喷洒技术虽已商业化,但仍面临最大残留限值(MRLs)等监管框架未明确的问题。

设备创新

新型组件如直接注射系统、远程喷嘴切换、多罐多臂设计正推动技术迭代,支持更复杂的剂量控制。

PTx Trimble计划在2025年推出自动驾驶车辆,通过自动关闭功能减少天气条件下的过度喷洒。

替代控制方式部分研究探索非化学方法,如激光除草(Carbon Robotics),未来可能与OSS结合使用。

典型应用案例

PTx Trimble的光学点喷技术:通过AI相机检测杂草并精准施药,减少污染并为农民增收。

WEEDit系统:在澳大利亚、加拿大等地广泛应用,节省成本的同时降低环境负荷。

加拿大西部研究项目:验证WEED-IT点喷模式在旱地农场的有效性,表明其作为预播种除草的可行选择。

OSS技术通过精准识别与智能喷洒,在减少农药用量、保护生态环境及提升经济效益方面表现突出,但其推广仍需克服监管障碍与技术集成挑战。随着自动驾驶等配套技术的发展,其应用潜力将进一步释放。

光学点喷洒(OSS)技术的最新进展和创新是什么?

光学点喷洒(OSS)技术的最新进展和创新主要集中在以下几个方面:

精准农业管理:光学点喷洒系统(OSS)是一种荷兰制造的喷洒系统,通过传感器扫描地面,识别植物并触发喷嘴,实现每平方米的精准喷洒。与传统的区域地图相比,OSS可以更精确地控制喷洒范围,提高效率和准确性。该技术已在澳大利亚、南美和北美等地广泛应用,并取得了显著的成本节约。

Green on Brown和Green on Green技术:Green on Brown(GoB)和Green on Green(GoG)是两种先进的光学点喷洒技术。GoB通过检测绿色植物与非绿色背景之间的差异来识别目标,而GoG则在作物内部检测杂草,将其与作物区分开来。这些技术已在澳大利亚商业化,并有望在北美市场推广。

WeEDit系统的应用:WeEDit系统由荷兰Rometron公司制造,已在澳大利亚和北美市场推广。该系统通过在喷洒臂上安装传感器,每间隔一米扫描地面,识别植物并触发喷嘴,实现精准喷洒。WeEDit系统使用脉宽调制(PWM)技术调整喷洒速率,提供背景广播喷洒率以应对未检测到的小杂草。该系统在加拿大和美国也有数百台设备在运行。

自动驾驶车辆解决方案:PTx Trimble正在开发自动驾驶车辆解决方案,以减少过度喷洒。这些车辆可以全天候运行,无需人工操作,适用于在不适宜条件下自动关闭喷洒装置的情况,如大风或降雨天气。

实时传感器和基于地图的系统:实时传感器和基于地图的系统是两种新兴的光学点喷洒技术。实时传感器依赖于机器学习和大量杂草图像数据库,而基于地图的系统则将地图拖到拖拉机上,然后将拖拉机导航到地图上的特定位置,激活喷嘴。

创新应用案例:在加拿大的萨斯喀彻温省,一位用户在错过前处理喷洒后,通过降低系统灵敏度并启用双模式功能,成功地对田地进行了低剂量的喷洒,以控制小杂草,然后对较大的杂草进行全剂量喷洒。

综上所述,光学点喷洒技术的最新进展和创新主要体现在精准农业管理、先进的检测技术(如GoB和GoG)、WeEDit系统的广泛应用、自动驾驶车辆解决方案以及实时传感器和基于地图的系统的开发。

OSS技术在不同作物和气候条件下的应用效果如何?

OSS(Optimized Shrub System)技术在不同作物和气候条件下的应用效果如下:

西非萨赫勒地区:

OSS技术通过增加两种本地灌木(Gue撒雷吉尔森灌木和Poliit叶灌木)的密度,显著提高了土壤质量和作物产量。具体来说,OSS系统将灌木密度从每公顷200-300株增加到1500株,从而改善了土壤质量,增加了作物产量,并提高了土壤的生物炭含量。

北非地区:

在北非地区,OSS技术被用于开发适应性版本的ASAP(Agricultural Satellite-based Early Warning System),以支持作物进口和水资源管理决策。该系统利用地球观测数据,提供了作物和牧场条件的近实时信息,帮助减轻极端天气事件的影响,特别是干旱对小麦产量和弱势家庭粮食获取的负面影响。

中国西藏:

在西藏,OSS技术被用于研究土壤水分和温度对植物生产的影响。研究表明,OSS对植物干重有显著影响,而EOS(Enhanced Shrub System)对植物生产没有显著影响。这表明OSS在改善土壤条件和增加植物生产方面具有优势。

全球范围:

OSS技术在全球范围内被广泛应用于提高作物产量和质量。例如,在美国加州戴维斯市进行的番茄处理效果试验中,OSS计划独立计划产生了超过18%的额外产量。此外,OSS技术在其他作物如黄豆、绿豆、番茄、蓝莓等上的应用也显示出显著的产量和营养成分提升。

综上所述,OSS技术在不同作物和气候条件下均表现出良好的应用效果,特别是在提高土壤质量和作物产量方面。

监管框架对OSS技术的推广有哪些具体影响?

监管框架对OSS(开源软件)技术的推广有显著影响,主要体现在以下几个方面:

合规性和法律风险:

监管框架要求OSS的使用必须遵守数据隐私法律、安全标准和频谱规定。这确保了OSS在电信等敏感领域的应用不会引发法律问题,同时建立了客户信任。

例如,欧盟网络弹性法案和NIS指令2等法规要求组织具备运营弹性、第三方风险管理以及主动漏洞管理能力。这些法规的实施增加了组织的合规负担,但同时也提高了OSS的安全性和可靠性。

技术与监管的协同作用:

监管框架的演变推动了OSS技术的发展。例如,AI、云计算、5G等技术的融合为OSS带来了新的机遇和挑战。监管框架需要适应这些技术进步,以确保OSS的可持续发展。

在ATM领域,欧洲空中航行控制委员会(EUROCORE)被建议作为监管机构,负责监控和引导OSS的演变。这种监管角色的设定有助于确保OSS在特定领域的合理使用和统一性。

供应链优化:

监管框架通过明确的产权和监管角色,促进了OSS在供应链中的应用。例如,在ATM领域,通过双许可模型,OSS产品可以与专有产品灵活集成,从而优化供应链效率。

这种监管框架不仅有助于提高供应链的效率,还能通过质量改进和社区贡献等方式增加供应链对OSS的总体价值。

创新与包容性:

监管框架支持OSS在创新中的应用,特别是在AI领域。开源软件模型允许公共源代码的传播,使用户能够访问、修改和改进现有软件,这对于AI开发至关重要。

在非洲,开源软件模型有助于解决基础设施挑战,如医疗成像实践中的应用,从而提高AI在医疗保健和教育等领域的可访问性和有效性。

透明度和问责制:

监管框架通过确保透明度和问责制,增强了OSS的可信度。例如,通过定期审查OSS依赖关系,组织可以证明其合规性。

这种透明度和问责制不仅有助于保护消费者和维护市场秩序,还能促进OSS社区的健康发展。

综上所述,监管框架对OSS技术的推广具有多方面的影响,包括确保合规性和法律风险、促进技术与监管的协同作用、优化供应链、支持创新和包容性以及增强透明度和问责制。

如何解决OSS技术中的最大残留限值(MRLs)问题?

根据我搜索到的资料,OSS技术中的最大残留限值(MRLs)问题可以通过以下几种方法解决:

降低MRLs至定量限或建议替代MRLs:根据证据,欧洲食品安全局(EFSA)建议将某些化合物的MRLs降低至定量限或建议替代MRLs。例如,对于芬普尼,EFSA建议将其MRLs降低至定量限或建议替代MRLs,以减少对人类健康和环境的潜在风险。

使用替代化合物:在某些情况下,可以考虑使用替代化合物来替代具有较高MRLs的化合物。例如,对于氯吡苯吡,EFSA建议在洋葱、大蒜和甜菜中使用拉莫司汀作为替代化合物。

优化生产过程:通过优化生产过程,减少有害物质的生成和残留。例如,通过改进生产工艺,减少农药的使用量,从而降低最终产品中的残留量。

加强监管和检测:加强对农产品的监管和检测,确保其符合MRLs标准。例如,通过定期检测和监控,确保农产品中的残留物不超过规定的限量。

公众教育和宣传:通过公众教育和宣传,提高消费者对食品安全和健康的认识,鼓励他们选择符合安全标准的农产品。

国际合作和标准协调:加强国际合作,协调不同国家和地区之间的MRLs标准,确保全球范围内的食品安全和健康。

OSS技术与其他精准农业技术(如激光除草)的结合应用案例有哪些?

OSS(光学点喷)技术与激光除草技术的结合应用案例主要体现在以下几个方面:

PTx Trimble的OSS技术:PTx Trimble公司开发了一种名为“Green-on-Green OSS”的技术,该技术使用人工智能(AI)驱动的摄像头检测活动作物田中的杂草,并通过精准的化学喷洒来控制杂草。这种技术的升级版能够更精确地识别和处理杂草,同时减少对作物的伤害。

Carbon Robotics的激光除草机:Carbon Robotics公司开发了一种激光除草机,该机器在2024年10月前已筹集了1.28亿美元。这种机器利用激光技术精确识别和清除杂草,避免了化学除草剂的使用,从而减少了对环境的影响。

Futonics的激光除草技术:Futonics公司开发了一种高功率光纤激光器,使用2微米波长和专利光学技术,能够精准锁定杂草并进行高效清除。这种技术不仅提高了除草效率,还减少了对化学药剂的依赖,特别适用于电池驱动的机器人和室内环境。

AquaTill的水射流除草技术:AquaTill公司开发了一种高压水射流系统,可以精确瞄准并清除杂草。这种技术结合了水射流和化学除草剂,能够有效控制杂草生长,同时减少对土壤和作物的损害。

AI与激光技术的结合:AI技术与激光技术的结合正在逐步改变传统农业。通过机器视觉、无人驾驶技术和激光技术,可以实现精准物理除草,不仅提高了效率,还减少了对环境的影响。这种结合不仅在成本上优于传统的化学除草剂,还在安全性和环保性方面具有显著优势。

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