Progress in Plant Protection

Zwalczanie chwastów z wykorzystaniem systemów wizyjnych i sztucznej inteligencji jako nowy kierunek rozwoju opryskiwaczy rolniczych
Weed control using vision systems and artificial intelligence as a new development direction for agricultural sprayers

Sebastian Szymczyk, e-mail: sebastian.szymczyk@pit.lukasiewicz.gov.pl

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny, Centrum Technologii Rolniczych i Spożywczych, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Polska
Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Mechanicznej, plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

Stanisław Legutko, e-mail: stanislaw.legutko@put.poznan.pl

Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Mechanicznej, plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

Michał Zawada, e-mail: michal.zawada@pit.lukasiewicz.gov.pl

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny, Centrum Technologii Rolniczych i Spożywczych, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Polska
Politechnika Poznańska, Wydział Inżynierii Mechanicznej, plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

Mateusz Nijak, e-mail: mateusz.nijak@pit.lukasiewicz.gov.pl

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny, Centrum Technologii Rolniczych i Spożywczych, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Polska
Politechnika Poznańska, Wydział Automatyki, Elektroniki i Elektrotechniki, plac Marii Skłodowskiej-Curie 5, 60-965 Poznań, Polska

Jacek Wojciechowski, e-mail: jacek.wojciechowski@pit.lukasiewicz.gov.pl

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Poznański Instytut Technologiczny, Centrum Technologii Rolniczych i Spożywczych, Estkowskiego 6, 61-755 Poznań, Polska
Streszczenie

Producenci opryskiwaczy rolniczych poszukują innowacyjnych rozwiązań pozwalających zmniejszyć ilość stosowanych środków ochro­ny roślin na polach uprawnych przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej skuteczności zabiegów. Zmiany prawne, czynniki ekonomicznei świadomość rolników są głównymi elementami napędzającymi rozwój nowych rozwiązań. W najnowszych i najbardziej zaawansowa­nych technologicznie opryskiwaczach rolniczych wykorzystuje się systemy wizyjne, umożliwiające precyzyjne aplikowanie herbicydów tylko w miejscach występowania chwastów. Wykorzystanie algorytmów sztucznej inteligencji w tych systemach pozwala na rozszerze­nie funkcjonalności opryskiwaczy, umożliwiając rozróżnienie między chwastami a uprawianymi roślinami, identyfikację rodzajów i ilo­ści chwastów oraz generowanie map zagęszczenia chwastów, zgodnie z zasadami precyzyjnego rolnictwa. W publikacji przedstawiono najbardziej interesujące według autorów innowacyjne rozwiązania, wykorzystujące systemy wizyjne i algorytmy sztucznej inteligencji w opryskiwaczach rolniczych.

 

Manufacturers of agricultural sprayers are looking for innovative solutions to reduce the amount of crop protection products applied to crop fields while maintaining high treatment efficiency. Legal changes, economic factors and farmers’ awareness are the main elements driving the development of new solutions. The latest and most technologically advanced agricultural sprayers use vision systems that allow precise application of herbicides only where weeds are present. The use of artificial intelligence algorithms in these systems makes it possible to extend the functionality of sprayers, enabling them to distinguish between weeds and cultivated plants, identify the types and amounts of weeds, and generate weed density maps, according to the principles of precision agriculture. The publication presents the most interesting innovative solutions, according to the authors, using vision systems and artificial intelligence algorithms in agricul­tural sprayers.

Słowa kluczowe
opryskiwacze rolnicze; systemy wizyjne; sztuczna inteligencja; redukcja środków ochrony roślin; agriculture sprayers; vision systems; artificial intelligence; reduction of pesticides
Referencje

Allmendinger A., Spaeth M., Saile M., Peteinatos G.G., Gerhards R. 2022. Precision chemical weed management strategies: a review and a design of a new CNN-based modular spot sprayer. Agronomy 12 (7): 1620. DOI: 10.3390/agronomy12071620

 

ATR Express 2021. Czujnik 3S do precyzyjnego oprysku firmy Exxact Robotics. https://atrexpress.com.pl/artykul/czujnik-3s-do-precyzyjnego-oprysku-firmy-exxact-robotics [dostęp: 14.06.2023].

 

Begeman H. 2021. Exxact Robotics presenteert 3S Spot Spray Sensor op Agrifac spuit. https://www.deloonwerker.be/gewasbe­scherming/exxact-robotics-presenteert-3s-spot-spray-sensor-op-agrifac-spuit/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Claver H. 2020. WEED-IT: Full coverage spraying and stepless nozzle control. https://www.futurefarming.com/tech-in-focus/ weed-it-full-coverage-spraying-and-stepless-nozzle-control/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Claver H. 2021a. AI precision spraying technology to cut herbicide use by 78%. https://www.futurefarming.com/crop-solutions/ weed-pest-control/ai-precision-spraying-technology-to-cut-herbicide-use-by-78/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Claver H. 2021b. Weed-It isobus implementation certified by AEF. https://www.futurefarming.com/smart-farming/tools-data/ weed-it-isobus-implementation-certified-by-aef/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Claver H. 2022. Lemken equips hoeing implements with camera-steering. https://www.futurefarming.com/crop-solutions/lemken-equips-hoeing-implements-with-camera-steering/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Garvey S. 2022. Agrifac to offer green-on-green spray technology in 2022. https://farmtario.com/machinery/agrifac-to-offer-green-on-green-spray-technology-in-2022/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Groeneveld R. 2023. SwarmFarm to launch its SwarmBot technology in North America this year. https://www.futurefarming.com/ tech-in-focus/field-robots/swarmfarm-to-launch-its-swarmbot-technology-in-north-america-this-year/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Grygiel K., Sadowski J., Snopczyński T., Wysocki A. 2012. Pozostałości herbicydów w płodach rolnych i glebie. [Herbicide resi­dues in agricultural products and in the soil]. Journal of Ecology and Health 16 (4): 159–163.

 

Hart L. 2021. New spot-spray technology in Canada. https://www.grainews.ca/news/new-spot-spray-technology-in-canada/ [do­stęp: 14.06.2023].

 

Herrmann D., Dillschneider E.-M., Niemann J.-U., Tomforde M., Wegener J.K. 2021. Innovationen in der Pflanzenschutztechnik. s. 1–13. W: Jahrbuch Agrartechnik (L. Frerichs, red.). Braunschweig: Institut für mobile Maschinen und Nutzfahrzeuge, 2022. DOI: 10.24355/dbbs.084-202202030954-0

 

Jakubek A. 2022. Steketee: precyzyjne prowadzenie dla wszystkich! https://profitechnika.pl/articles/aktualnosci-profi/steketee­-precyzyjne-prowadzenie-dla-wszystkich-2346831 [dostęp: 14.06.2023].

 

Józefowicz J. 2021. Agrifac rozszerza oprysk punktowy. https://profitechnika.pl/articles/aktualnosci-profi/agrifac-rozszerza­-oprysk-punktowy-2343202 [dostęp: 14.06.2023].

 

Konieczka D. 2018. Lemken przejmuje firmę Steketee. https://www.topagrar.pl/articles/aktualnosci-branzowe-technika/lemken­-przejmuje-firme-steketee/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Korbas M., Mrówczyński M., Węgorek P., Kierzek R., Tratwal A., Danielewicz J., Roik K. 2020. Kodeks dobrej praktyki ochrony roślin. Instytut Ochrony Roślin – Państwowy Instytut Badawczy, Poznań, Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi, Warszawa, 59 ss.

 

McCarthy C., Rees S., Baillie C. 2010. Machine vision-based weed spot spraying: a review and where next for sugarcane? s. 424–432. W: Proceedings of the 32nd Annual Conference of the Australian Society of Sugar Cane Technologists (ASSCT 2010). 11–14 May 2010, Bundaberg, Australia.

 

Milkovich M. 2023. High-tech weed spraying with sensors and sensibilities. https://www.goodfruit.com/high-tech-weed-spraying-with-sensors-and-sensibilities/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Miller D. 2022. Greeneye precision matches broadcast. Greeneye technology’s AI-enabled spray system matches broadcast weed control. https://www.dtnpf.com/agriculture/web/ag/equipment/article/2022/08/26/greeneye-technologys-ai-enabled-weed [do­stęp: 14.06.2023].

 

Mucha S. 2021. Integrowana ochrona roślin. Ministerstwo Rolnictwa i Rozwoju Wsi. https://www.goy.pl/web/rolnictwo/integro­wana-ochrona-roslin [dostęp: 14.06.2023].

 

Paukner M. 2022. Greeneye’s precision sprayer saves $65/acre on herbicides. https://www.precisionfarmingdealer.com/articl­es/5214-technology-corner-greeneyes-precision-sprayer-saves-65acre-on-herbicides [dostęp: 14.06.2023].

 

Płachta A. 2022. Steketee SprayHub – oprysk i pielenie w jednym przejeździe. https://profitechnika.pl/articles/aktualnosci-profi/ steketee-sprayhub-oprysk-i-pielenie-w-jednym-przejezdzie-2346950 [dostęp: 14.06.2023].

 

Roberts M. 2021. Spot spraying on target to cut inputs. https://www.futurefarming.com/crop-solutions/weed-pest-control/spot­-spraying-on-target-to-cut-inputs/ [dostęp: 14.06.2023].

 

Rosenbaum A. 2021. Greeneye technology by JVP raises $22 for AI precision spraying system. https://www.jpost.com/environment­-and-climate-change/greeneye-technology-by-jvp-raises-22-for-ai-precision-spraying-system-688934 [dostęp: 14.06.2023].

 

Rybacki P., Przygodziński P., Blecharczyk A., Kowalik I., Osuch A., Osuch E. 2022. Strip spraying technology for precise herbicide application in carrot fields. Open Chemistry 20 (1): 287–296. DOI: 10.1515/chem-2022-0135

 

Tostado L., Bollmohr S. 2022. Pesticide Atlas 2022. 1st edition. Heinrich-Böll-Stiftung, Berlin, Germany. Friends of the Earth Europe, Brussels, Belgium. Bund für Umwelt und Naturschutz, Berlin, Germany. PAN Europe, Brussels, Belgium, 60 ss. ISBN 978-9-46400747-3.

 

Tudararo-Aherobo L.E., Ataikiru L. 2020. Effects of chronic use of herbicides on soil physicochemical and microbiological charac­teristics. Microbiology Research Journal International 30 (5): 9–19. DOI: 10.9734/MRJI/2020/v30i530215

 

Wojciechowski J. 2023. Polski Robot odpowiedzią na wyzwania współczesnego rolnictwa. Rolnictwo Przyszłości 1: 20–23.

 

Wołosowicz M. 2021. Oprysk podczas pielenia. https://www.farmer.pl/technika-rolnicza/maszyny-rolnicze/oprysk-podczas-piele­nia,113592.html [dostęp: 14.06.2023].

 

Zawada M., Legutko S., Szczepaniak J., Rogacki R., Wojciechowski J., Szymczyk S. 2021. Possibilities of using automatic systems for correcting the position of working units of tools including soil cultivation. MATEC Web of Conferences 343: 08010. DOI: 10.1051/matecconf/202134308010

 

Zheng S., Zhao X., Zhang X., Fu H., Yi K., Zhai C. 2023. Design of an intermittent herbicide spray system for open-field cabbage and plant protection effect experiments. Agronomy 13 (2): 286. DOI: 10.3390/agronomy13020286

Progress in Plant Protection (2023) 63: 205-212
Data pierwszej publikacji on-line: 2023-10-18 12:13:59
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2023-021
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy