智慧农业在农作物病虫害预测预报中的应用

李海珍（山东省青岛市农业技术推广中心，山东 青岛 266071）

当前农业面临的污染问题十分突出，特别是由于农药使用量大，施用方法不科学，造成了农业生产成本增加、农产品残留超标、作物药害、环境污染等诸多问题，已经严重影响了农业生态环境，成为农业可持续发展的重大障碍因素之一，要严格控制农药的使用量。精确的病虫害的预测预报尤为重要。

1 农作物病虫害预测智能化的重要性和必然性

1.1 提升病虫害监测预警能力的必然要求

农作物病虫害的发生因作物种类复杂、种植方式变化而种类繁多、症状复杂、规律变化大，已经对农业生产者和植保技术人员造成很大的困扰，只有全面准确地对病虫害的发生做出诊断，才能适时合理地采用有效的防治措施，否则不但影响农作物品质，降低农作物产量，还常常造成农作物农药残留超标，危害健康，污染环境。农作物病虫害预测智能化的建设，可以增强监测预警能力，提高控决策的科学性和时效性，有效地控制病虫害的危害[1]。

1.2 解决预测时效性的重要措施

农业生产历史的过程中，人们都是在病虫害发生后，肉眼见到病虫害，并达到一定的规模时使用农药进行预防治理，往往在这个阶段的病虫害都具有了一定的抗药能力，农户在治理害虫时难度较大，成本较高。一直以来，病虫害预测预报都是绿色植保工作中重要的一项环节，什么时候开始用药，以及如何科学合理地用药，这些后续的病虫害防控工作，都要以测报信息为依据的。就防控来说，发现越早，预防越早，防治效果就越好，而传统的虫情测报工作是以人工为主，由于测报项目多，所需人力较多，时效性差，基层技术人员人力有限，无法保证数据提供的及时性、准确性，智能化的病虫害的预测预报可以提高病虫害监测预警的覆盖面，让农业生产者及时、快捷、准确地获取病虫害发生信息和防控技术，及时地在病虫害发生的早期进行干预，防早、防小，效率成倍提高。

1.3 提高预测准确性的有效手段

准确地预测出病虫害危害时间、危害程度是非常复杂的过程，以往依靠人工调查、黑光灯诱测，能完成的工作量有限，数据匮乏代表性差，很难实现目标。利用新型的监测设备和数据分析系统[2]，使病虫大规模监测和预警逐渐成为可能，因此智能化正逐渐成为病虫害防治的主流方式。

2 农作物病虫预测预报智能化的主要方式

2.1 新型监测设备的应用

一是智能虫情测报灯的广泛设置。智能虫情测报灯是采用昆虫趋光的生物特性设计开发的，通过光波诱导成虫，然后将其捕捉，自动制成标本，将其照片传输到管理云平台，从而实现病虫数据自动化采集与分析，目前共采购监测设备20余台（套），设置区域测报站，每个测报站设置2个基层系统测报点，每点设置1名基层测报员，配备1台智能虫情测报灯，基本按照全市重点的生产区域进行全覆盖，测报数据具有广泛的代表性。智能虫情测报灯可以实现测报员足不出户就能够了解害虫的发生，帮助植保人员进行虫害问题的分析，降低化学农药的使用量，达到有效的害虫控制。

二是重点病虫使用害虫性诱自动监测系统。害虫性诱自动监测系统集害虫诱捕、数据统计、数据传输为一体，可以实现对重点害虫的定向诱集监测，自动计数，实时报传、远程监测、虫害预警的自动化、智能化，保证了害虫计数的准确性。将信息技术与害虫检测技术相结合，利用害虫信息素诱捕技术、计算机视觉技术完成取样、图像传输等过程，有针对性的对某种害虫的自动化监测。

三是病虫远程实时监控系统。依托现代智慧农业的基础设施建设，选择有代表性生产基地做为监测点，配备远程实时监控系统，完成虫情信息、病菌孢子、农林气象信息的图像及数据采集，通过远程无线传输、实时显示、虫情、病菌孢子图像；通过图像信息库及技术分析功能，分析田间的病虫害数量变化，预测病虫害的发生时间和趋势；测报人员可通过云平台或手机APP实时查看数据，提高相关病虫害监测防控能力。

2.2 远程诊断系统的应用

开发农作物病虫害远程诊断系统。在总结农作物病虫害诊断知识和经验的基础上，整理完善适合于当地的病虫害数据库，并对病虫害的发生发展进行推理决策，帮助广大农作物种植者和相关技术人员解决在生产过程中遇到病虫害防治方面的实际问题，建立用户信息输入查找、专家知识检索、线下专家面对面连接等咨询方式，用户在系统中提交自己在生产中遇到的植保问题[3]，系统可以根据问题涉及的领域将问题推送给专家库中的一个或多个植保专家，并安排远程会诊时间，借助于音频、视频等工具，用户可以和植保专家实时就出现的问题进行沟通和交流，完成对主要农作物常见病虫害进行正确的诊断，足不出户解决问题。

2.3 建立病虫害预测的良好体系

利用现有的国家和省开发的病虫预警系统，及时开展病虫害田间调查和数据统计上报工作，实现国家、省级任务自动上报，无缝对接国家、省级系统，建立重点监测点档案，一点一档，明确各级测报网络体系人员的任务和责任，指导协作，配合上级部门做好测报工作，形成市、县、镇、村、户五级测报网络。测报点智能型测报物联网设备产出的数据通过网络传输到系统内，并进行数据标准化验证和统一管理。应用多种统计原理和分析方法，根据病虫发生规律与环境关系，分析历史病虫发展趋势，做定性的数据统计和分析。基于地理信息系统，在数字地图上叠加各类调查数据和设备数据，实时提供病虫害发生状态。收集整理汇总本地区主要病虫的技术资料，图片和历史资料，以及影响病虫发生的气象资料、农业信息，完善病虫信息数据库，建立起完整的地区病虫害档案和病虫图谱。

3 存在的问题

3.1 重视程度不够，建设发展不平衡

农业作为传统产业，在大数据、云计算、物联网、空间信息、移动互联网等信息技术成果的应用起步晚、理解浅、普及率低，农业大数据发展缺乏全面的顶层设计，政策扶持资金历年不足的情况下，还出现了逐年下降的态势，严重制约了其发展，建设标准不统一，无法实现互联互通。网络环境差，系统不稳定。在实际工作中，往往注重于统计数据，忽视行为数据，导致数据积累不够，绝大多数大数据平台只能依托于统计数据，数据质量不高。

3.2 人才队伍不整齐，应用不到位

农业作为传统的行业，信息化发展起步较晚，究其原因主要是从业者的思想存在很大的局限性，不管是从业者还是管理者，对互联网、大数据认识普遍不足，甚至有抵触和排斥情绪，对全自动的机器不信任，严重影响了数字农业发展规划的制定、信息新技术新成果的转化应用。调查发现信息化人才缺乏，尤其是大数据相关学科人才短缺，基层用户计算机水平差，对系统利用度不高，仅会使用数据的报送，使用中有问题不会解决，影响系统利用。专业差距大，使用系统的基本是植保专业人员，对系统建设了解不多，与技术开发人员沟通困难，影响病虫测报信息化建设的发展。而从事基础农事操作的农民的意识更需要转变，他们大都习惯于一家一户小规模的种养殖，对于农业信息化的接受程度不够高。

3.3 设备价格偏高不接“地气”，基础数据薄弱利用率有待提高

目前物联网在农业上的应用还不够普及，物联网在病害的测报上的应用以国家项目为主，基础设施建设具有一次性投入大、设备因价格偏高很难大面积推广，系统使用的监测区域的关键设备，仅仅5年的使用年限，而一套系统的价格在十几万，配套的图谱一直不完善，所拍摄的照片不标准，难以识别，影响数据的准确性。

4 结语

综上所述，通过农作物病虫预测预报智能化建设，可以最终实现病虫自动监测、自动计数、自动分析和自动传输，大大解放植保人员的劳动力，提高工作效率，提高精准测报水平，从而快速响应、科学决策、有目的地推荐药剂和防治方法，有效指导防治工作，提高病虫信息发布范围，不断强化植保公益性职能，服务现代农业发展。