物联网虫情信息采集设备

害虫数据库一角

编者按

数字农业是数字技术与现代农业深度融合的新兴学科。近年来，河南省数字农业在创新探索中获得快速发展，一批数字农业关键技术、实用数字农业技术产品、网络化数字农业技术平台投入应用。

围绕农业新质生产力的加速形成，记者通过走访和调研，看数字农业新力量如何促进地方农业农村经济发展，陆续推出“数字农业向新行”系列报道。

人工智能时代，图像识别技术逐渐成熟，刷脸支付、开门、解锁手机等应用场景屡见不鲜。但如果用来识别“虫脸”，恐怕很多人都想不到。其实，“虫脸识别”技术已在安徽、江西、河南等地推广应用，而且河南的这家企业已在国内多家科研院校、省市地方高标准农田示范区广泛应用。海量的昆虫数据从哪里来？虫脸识别难度比人脸识别大吗？农田四情（虫情、苗情、气象、墒情）监测如何发挥作用的？记者走进田间地头和生产车间，探访国内这家农业信息化先行者。

AI赋能农业，1秒识别田间害虫

一盏光诱灯，一部高清相机，一个无线传输面板，组成了物联网虫情测报系统的三大核心要件。

6月25日上午，在中国农业科学院农田灌溉研究所新乡综合试验基地，河南云飞科技发展有限公司植保工程师卢志伟来到现场查看设备的运行状况。打开设备，蝼蛄、金龟等多种害虫出现在眼前，位于正上方的高清工业相机则自动抓拍照片。

“多数害虫具有趋光性，我们一般在田间安放光诱灯，用特定频段光把目标害虫诱来后，设备本体搭载的高清工业相机自动对捕获到的害虫进行定时拍照。”卢志伟告诉记者，害虫种类繁多，除了光诱之外，还会采取色诱、性诱、食诱的方式捕获样本，丰富数据库。

卢志伟介绍说，在田间完成图像采集后，图片自动上传至后端的云平台上，云平台会基于人工智能技术对图像信息进行识别和分析，远程确认害虫的种类、数量以及变化趋势，并将识别结果数据呈现在终端界面。

这便是现代化的物联网虫情测报系统，设备与云端AI视觉识别算法配合，这一套行云流水的操作过程，都是在无人监管的情况下，通过设备自动完成诱虫、拍照、上传、识别等作业，从拍照到识别仅需1秒钟左右。

“我们根据多个采样点的识别结果，综合评估当前田块中可能的虫害发生等级，辅助农业植物保护专家完成快速田间调查，并提供合适的防治建议。”卢志伟说。在国内，除了固定监测之外，移动端也有新的工具。比如，将手机镜头对准一株疑似出现病虫害的农作物，拍照、上传、系统识别，简单几步后，手机屏幕上便“秒速”显示病虫害种类。

虫脸识别比人脸识别更难

在现代社会，基于人工智能图像识别技术的“刷脸”应用在日常生活中屡见不鲜。但AI识别“虫脸”，并不像人们想象的那么简单。

“害虫的形态特征是非常复杂的。”卢志伟说，比如看上去都是蛾子，却种类不同，一个类目下面就有数十种常见的田间作物害虫。此外，有些害虫形体极小，难以分辨，有时候光线的变化也会影响拍摄采样质量，增加识别难度。

更复杂的是，我国主要农作物上可能出现的害虫种类达到上百种，而每种害虫又可能处于不同虫龄以及发育阶段，即使是同一种害虫的样子也会大不相同。这就造成了田间的“虫脸识别”需要识别多姿态、多种类、多形态的害虫，因此，识别技术挑战比人脸识别要大得多。

面对比人脸更加复杂多样的“虫脸”，要提升识别准确率，技术攻关过程中最难的不是AI算法，而是要建立庞大的“虫脸”数据库。据卢志伟介绍，为了逐步突破“虫脸识别”的难点，技术团队通过现场采集、虫样收集、院所联合等多种方式，不断积累样本，优化数据库。

数据库建立后，具有农学专业背景的技术团队通过人工分类和标记整理数据库，然后使用特别设计的人工智能深度学习算法，让AI大模型自动归纳和总结某一类害虫的共性特征，比如口器、翅膀纹理、后背的花纹和斑点，这些特征最终构成了一张张“虫脸”。

目前，河南云飞科技的“虫脸”数据库已收集超过1000万张图片，110种病虫害“相貌”，覆盖小麦、水稻等多种农作物和经济作物。海量数据“投喂”昆虫大模型，不停地“训练”，目前对国家一类害虫的识别准确度在90%以上，二类害虫识别准确度在85%以上。“针对各种复杂甚至极端场景，识别模型都能做到精准识别，最高等级可达到毫米级。”卢志伟说。

数字化平台为河南高标准农田提供科技支撑

“我们的识别系统已服务全国5000多个监测点，覆盖了31个省级行政区，每天为10000多张田间害虫图像提供识别分析服务。”河南云飞科技大区营销总监王静静说。

随着5G、物联网、数字化等新一代信息技术的快速发展，河南云飞科技扩充了前沿技术团队规模，一套成熟的四情监测系统成为现代农业的“千里眼”“顺风耳”——物联网气象站实时监测农田的气象数据，包括温度、湿度、风速等，帮助农民了解天气变化，合理安排农事活动；土壤墒情站通过监测土壤的水分和养分状况，为农民提供科学的灌溉和施肥建议。而苗情全景监测站则通过高清摄像头和图像处理技术，全面记录作物生长过程，帮助农民实时掌握苗情，及时调整管理措施。

在安阳县瓦店乡5.6万亩高标准农田示范区，云飞科技承建了科技监测站、智慧农业云平台，实现了田间管理、防控、服务全流程的智慧化应用。在开封尉氏县张市镇高标准农田示范区，云飞科技打造了一套“5G+智慧农业云平台”，为农业生产提供精准化种植、可视化管理、智能化决策。“我们不仅是国内农业信息化的先行者、智慧农业综合解决方案的供应者，更要做新质生产力绘就农业蓝图的践行者。”河南云飞科技董事长周国涛说。（记者 邓飞 姜雨璐）