مبارزه با علف هرز در مزارع با کمک سمپاش های هوشمند
امروزه همه می دانند علف هرز چیست. علفهای هرز در همه جای مزرعه به‌طور تصادفی ظاهر می‌شوند و برای آب، مواد مغذی و نور خورشید با محصولات کشاورزی رقابت می‌کنند، که در صورت عدم کنترل مناسب، می‌تواند تأثیرات مخرب فراوانی بر عملکرد و کیفیت محصول داشته باشد. علاوه براین، بعضی از علفهای هرز میتوانند به‌عنوان میزبان برای حشرات و عوامل ایجاد بیماری‌های گیاهی عمل کنند. در مناطق مختلف می تواند تاثیرات متفاوتی برجای بگذارد، مثلا در مناطق صنعتی می‌تواند باعث خطر آتش‌سوزی، در مناطق مسکونی ناخوشایند و باعث آزار انسان شود.
در قدیم علفهای هرز با استفاده از نیروی انسانی (وجین کارها) شناسایی می شدند. آن ها با بررسی تک تک مکان های مزرعه، علف های هرز را تشخیص می دهند. سپس آنها را به صورت دستی با استفاده از دستان خود بیرون می آورند. با این حال، وجین دستی بسیار خسته کننده، ناکارآمد و هزینه کار بالایی دارد.
همان طور که پیش تر اشاره شد، روش های مختلفی برای کنترل علف های هرز وجود دارد، مانند کنترل فیزیکی (حذف مکانیکی)، کنترل بیولوژیکی، کنترل شیمیایی و غیره. طبق بررسی های انجام شده روش های فیزیکی و شیمیایی رایج ترین آن ها می باشند. روش فیزیکی اگر توسط نیروی انسانی انجام شود بسیار زمان بر و هزینه بر خواهد بود و اگر توسط ماشین انجام شود معمولا تلفات محصول را افزایش می دهد و معمولا به تنهایی کارایی لازم را ندارد. این دلایل موجب تشویق کشاورزان به استفاده از روش های کنترل شیمیایی (استفاده از علف کش ها) شده است. روش شیمیایی کارایی بسیار بیشتری نسبت به سایر روش ها داشته و هزینه ها را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد. از طرفی باید توجه داشت که استفاده بی رویه از مواد شیمیایی (علف کش ها) باعث آلودگی محیط زیست، اثرات سمی روی انسان و تهدید سلامت غذایی می گردد. از این رو طراحان و پژوهشگران حوزه کشاورزی دقیق تلاش نمودند تا این اثرات منفی را کاهش داده (در بعضی موارد برطرف کردند) که موجب کارایی بهتر و هر چه بیشتر روش کنترل شیمیایی شد.
نوعی علف هرز با برگ های باریک
وجین دستی علف هرز
امروزه با پیشرفت تکنولوژی روش های مبتنی بر پردازش تصویر و بینایی ماشین (هوش مصنوعی) جایگاه ویژه ای در این حوزه پیدا نموده است. عملکرد پردازش تصویر عمدتاً تحت تأثیر تراکم علفهای هرز، ویژگی‌های توزیع علفهای هرز، شرایط نوری متغیر در مزرعه، انسداد یا همپوشانی برگ‌های محصولات زراعی و علفهای هرز و مراحل مختلف رشد گیاهان و غیره است. در طول دهه گذشته، پیشرفت های زیادی توسط محققان در غلبه بر این چالش ها و بهبود کارایی و استحکام تشخیص علف های هرز حاصل شده است.
سمپاش های هوشمند
از شاخه های اصلی ماشین های کشاورزی دقیق، که با هدف افزایش کارایی روش شیمیایی و کاهش مضرات آن در سالیان اخیر توسعه پیدا کرده است، سم پاش های هوشمند می باشند. این ماشین ها ابتدا با تکنیک های مبتنی بر پردازش تصویر و هوش مصنوعی و الگوریتم های از پیش نوشته شده، از طریق اسکن مزرعه علف هرز را شناسایی کرده و سپس با نازل حامل سموم علف کش اقدام به از بین بردن علف هرز در مزرعه به صورت هدفمند (تارگت محور) می کنند.
شماتیکی از یک سمپاش مجهز به سامانه پردازش تصویر و هوش مصنوعی
دستگاه سمپاش مجهز به سامانه پردازش تصویر و هوش مصنوعی (محصول جاندیر امریکا)
به طور کلی الگوریتم کار سمپاش های هوشمند از 2 بخش تشکیل شده است، شامل :
⦁ سامانه تشخیص علف هرز و موقعیت مکانی آن
برای تشخیص علف های هرز در مزرعه، از هر دو سنسور تصویربرداری RGB و مادون قرمز (IR) برای ثبت تصاویر مزرعه می توان استفاده کرد. تصاویر گرفته شده به عنوان ورودی به الگوریتم های پردازش داده می شوند. روشهای معمول پردازش تصویر شامل پیش پردازش، بخش‌بندی، استخراج ویژگی و طبقه‌بندی می باشند.
⦁ سامانه مقابله با علف هرز (واحد عملگر)
این کار بوسیله نازل های حامل سموم علف کش که دستور پاشش و قطع پاشش را از سیستم کنترل دریافت می کند انجام می شود. ابتدا سیستم کنترل، اطلاعات موقعیت مربوط به هدف (در این جا علف هرز) را که توسط دوربین ارائه می شود، کنترل می کند. سپس با توجه به اطلاعات دقیق در مورد محصول هدف ارائه شده توسط دوربین، سیستم کنترل نازل اسپری را کنترل می کند تا از موقعیت نسبی بین نازل و هدف اطمینان حاصل کند و نازل به سرعت در و در زمان مناسب عمل تزریق سم را انجام دهد.
کنترل علف های هرز در دوره رشد گیاهان بسیار مورد توجه بوده و روشهای مختلفی بدین منظور توسعه یافته است. در
مبارزه با این گیاهان ناخواسته با روش مرسوم تمام مزرعه و گیاه اصلی نیز مورد حمله علفکش قرار می گیرد که سبب
مصرف بی رویه سموم نیز می شود. در این پژوهش به بررسی کلی نحوه عملکرد یک سمپاش هوشمند جهت تشخیص
علف هرز و از بین بردن آن بر اساس فناوری بینایی ماشین و هوش مصنوعی ارائه شد. از مزایای استفاده از کشاورزی هوشمند میتوان به کاهش خستگی راننده، بهبود عملکرد محصولات، کاهش هزینه های تولید، به حداقل رساندن علفکش های موردنیاز برای کنترل مؤثر علفهای هرز و کاهش آلودگی محیط زیست اشاره نمود. باتوجه به اهمیت اقتصادی محصولات کشاورزی و با آگاهی نسبت به مضرات سموم شیمیایی و عواقب آنها بر روی سلامتی انسان، استفاده از فناوریهای جدید به منظور کاهش استفاده از سموم شیمیایی امری ضروری خواهد بود. لذا سامانه های هوشمند سمپاشی میتوانند جایگزین مناسبی برای استفاده از سمپاش های معمولی گردند و علاوه بر کاهش هزینه های ناشی از مصرف علف کش سبب کاهش آلودگی محیط زیست نیز میگردند.
شرکت پاژن با بهره گیری از دانش متخصصین حوزه کشاورزی، به عنوان پیشرو در زمینه هوشمندسازی ادوات کشاورزی، سمپاش هوشمندبا قابلیت تشخیص هدف را ارائه نموده که می توان با استفاده از این نوع سمپاش، هزینه های سمپاشی را کاهش و میزان پاشش سم را در باغات کنترل کرد که این امر باعث تولید محصولات سالم و با کیفیت شده و آلودگی را کاهش می دهد.
درباره مکانیزم عملکرد این دستگاه در مقالات آتی صحبت خواهد شد.
