一种授粉昆虫活动约束下的设施蓝莓病虫害靶向防控方法及系统

本发明涉及设施农业病虫害智能防控，具体涉及一种授粉昆虫活动约束下的设施蓝莓病虫害靶向防控方法及系统。

背景技术：

1、设施蓝莓在开花授粉阶段通常需要借助蜜蜂、熊蜂等授粉昆虫在设施内部持续访问花器官，以完成有效授粉；与此同时，设施内的温湿度、冠层郁闭程度以及相对封闭的空气环境又可能使部分病害或者虫害在局部植株间持续发生和扩展。因此，授粉期病虫害防控并非单纯的病虫害识别和施药问题，而是防控时效性与授粉昆虫活动之间存在明显时空冲突的控制问题。

2、现有设施作物防控方式中，一类方案通常根据病斑、虫体或者诱捕结果确定病虫害发生位置，再通过定点或者变量方式实施局部防控；另一类方案主要通过预设禁喷时段、人工观察蜂群活动或者在蜂群集中活动期间停止作业，以降低防控作业对授粉昆虫活动的干扰。上述方式能够在一定程度上减少非目标区域的防控输出，但仍存在进一步改进的空间。

3、具体而言，防控作业结束并不意味着防控作用在空间和时间上同步消失。定向输出的液滴、挥发或扩散作用以及其他局部防控介质可能受到设施内气流方向、气流强度、植株冠层遮挡和执行方向等因素影响，由目标植株向相邻区域传播，并在作业结束后持续一定时间。授粉昆虫则具有持续移动、跨植株访问和重复回访的活动特征。因此，仅依据作业瞬间是否检测到授粉昆虫，或者仅采用统一的固定禁喷时段，难以反映“防控作用未来影响范围”与“授粉昆虫未来活动范围”之间是否实际发生交叠。

4、另一方面，不同病虫害发生单元的扩展速度和处置紧迫程度并不相同。若为了回避授粉昆虫活动而统一延后防控，可能使部分病虫害越过适宜处置时段；若仅以病虫害风险为依据立即执行，又可能使防控作用扩展至授粉昆虫即将进入或者高频访问的区域。由此，需要在病虫害处置时限与授粉昆虫活动约束之间形成动态协调，而不是在立即防控与固定停喷之间进行简单选择。

5、因此，有必要提供一种能够将授粉昆虫未来活动状态、防控作业自身的空间传播及时间衰减状态以及病虫害处置紧迫程度纳入同一控制链路的设施蓝莓病虫害靶向防控方案，以动态确定授粉冲突区间和目标防控窗口，并根据实际执行结果对后续防控过程进行修正。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种授粉昆虫活动约束下的设施蓝莓病虫害靶向防控方法及系统，以解决设施蓝莓授粉期病虫害防控过程中，固定避让时段不能表征防控作用与授粉昆虫活动的实际时空交叠关系，以及病虫害处置时效与授粉昆虫活动约束难以协调的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种授粉昆虫活动约束下的设施蓝莓病虫害靶向防控方法，包括：获取设施内蓝莓植株的病虫害监测信息、授粉昆虫活动监测信息以及设施环境信息，并按照蓝莓植株或者连续植株区域建立多个空间防控单元；基于病虫害监测信息确定发生病虫害的目标防控单元，并确定目标防控单元的病虫害风险状态；基于授粉昆虫活动监测信息和设施环境信息，确定各空间防控单元在未来预测时段内的授粉昆虫可进入状态以及与可进入状态对应的活动强度；针对目标防控单元，根据拟执行防控作业的作用持续时间、空间影响范围以及防控作用随时间的衰减特性，确定防控作业对目标防控单元及与其关联的空间防控单元产生影响的影响时空范围，并将影响时空范围与授粉昆虫的活动时空范围进行匹配，将发生交叠且交叠程度达到预设约束条件的时段确定为授粉冲突区间；根据病虫害风险状态确定目标防控单元的最迟处置时限，在最迟处置时限之前，从排除授粉冲突区间后的候选时段中确定目标防控窗口，并根据病虫害风险状态、授粉昆虫活动强度以及影响时空范围生成靶向防控参数；根据目标防控窗口和靶向防控参数控制靶向防控执行装置朝向目标防控单元实施防控作业，并对处于授粉昆虫活动时空范围内的非目标区域抑制防控输出；获取防控作业后的病虫害变化信息以及授粉昆虫活动恢复信息，根据病虫害防控结果以及授粉昆虫实际活动恢复状态与预测活动恢复状态之间的偏差，对后续防控周期所采用的病虫害风险状态、授粉冲突区间和靶向防控参数中的至少一项进行修正。

3、在一些实施方式中，授粉昆虫活动监测信息包括授粉昆虫进入设施或者离开巢体的活动事件、在蓝莓花器官区域的访问事件、空间运动轨迹、单位时间活动数量以及区域停留时间中的至少两项；通过连续时段内的授粉昆虫活动监测信息建立授粉昆虫空间活动分布，并结合温度、湿度、光照、通风状态和蓝莓花期状态中的至少一种设施环境信息，预测各空间防控单元在未来预测时段内发生授粉昆虫进入或者停留的概率以及对应活动强度。

4、在一些实施方式中，病虫害风险状态根据目标防控单元内的病斑或者虫体空间分布、受害程度、病虫害数量或者覆盖比例、相邻时间段的扩展速率以及相邻空间防控单元的传播趋势中的至少两项确定，并根据病虫害风险状态随时间的预测变化确定最迟处置时限。

5、在一些实施方式中，根据目标防控单元与关联空间防控单元之间的距离、设施内气流方向和气流强度、植株冠层遮挡关系以及拟执行防控作业的输出量中的至少一项确定防控作用由目标防控单元向关联空间防控单元传播的空间影响程度，并根据防控作用随时间的衰减特性确定各关联空间防控单元内的影响持续时间，以得到随时间变化的影响时空范围。

6、在一些实施方式中，针对与目标防控单元具有空间关联的各空间防控单元，在同一预测时刻下确定防控影响程度与授粉昆虫活动强度的组合暴露值；当任一空间防控单元在预测时段内的组合暴露值达到预设暴露约束值时，将对应时段并入授粉冲突区间；当不存在满足预设暴露约束值的交叠时段时，将对应时段保留为候选防控时段。

7、在一些实施方式中，当最迟处置时限之前不存在满足执行持续时间要求的完整目标防控窗口时，将目标防控单元按照病虫害发生部位与蓝莓花器官区域之间的空间关系划分为多个局部防控子单元，分别确定各局部防控子单元对应的授粉冲突区间，并优先对与授粉昆虫活动时空范围不交叠的局部防控子单元实施防控作业；对于仍存在时空交叠的局部防控子单元，降低防控作用的空间扩散范围或者延后至对应授粉冲突区间结束后执行。

8、在一些实施方式中，靶向防控参数包括防控输出量、输出持续时间、执行装置与目标防控单元之间的作用距离、作用方向、执行轨迹以及作用范围中的至少两项；在执行防控作业期间，根据授粉昆虫实时活动监测信息判断授粉昆虫是否进入影响时空范围，当检测到授粉昆虫进入时，暂停对应空间防控单元的防控输出或者调整靶向防控参数，使对应组合暴露值低于预设暴露约束值。

9、本发明还提供一种授粉昆虫活动约束下的设施蓝莓病虫害靶向防控系统，包括数据获取单元、病虫害风险确定单元、授粉活动预测单元、冲突预测单元、防控决策单元、靶向防控执行装置以及反馈修正单元。数据获取单元用于获取病虫害监测信息、授粉昆虫活动监测信息以及设施环境信息并建立空间防控单元；病虫害风险确定单元用于确定目标防控单元、病虫害风险状态及最迟处置时限；授粉活动预测单元用于确定各空间防控单元在未来预测时段内的授粉昆虫可进入状态及活动强度；冲突预测单元用于根据拟执行防控作业的作用持续时间、空间影响范围及时间衰减特性确定影响时空范围，并根据影响时空范围与授粉昆虫活动时空范围之间的交叠关系确定授粉冲突区间；防控决策单元用于确定目标防控窗口并生成靶向防控参数；靶向防控执行装置用于根据目标防控窗口和靶向防控参数实施定向防控并抑制非目标区域的防控输出；反馈修正单元用于根据防控后的病虫害变化信息及授粉昆虫活动恢复信息修正后续防控周期的控制状态或者控制参数。

10、本发明的有益效果：

11、本发明并非通过固定禁喷时段或者单纯检测授粉昆虫是否当前在场来决定防控作业，而是将防控作业的空间传播和时间衰减转化为动态影响时空范围，并与授粉昆虫未来活动时空范围进行匹配，由实际时空交叠程度形成授粉冲突区间，从而使“授粉昆虫活动约束”成为能够直接改变防控窗口和防控输出的技术控制量。

12、本发明以病虫害最迟处置时限与授粉冲突区间形成双侧约束，在二者之间确定目标防控窗口；在不存在完整窗口时，还可通过局部防控子单元拆分、缩小作用范围或者调整防控输出重新计算冲突关系，从而避免单纯延迟防控或者整体停喷造成的防控时效损失，并减少对与目标病虫害无关区域的不必要输出。

13、本发明在执行过程中根据授粉昆虫实时进入状态对防控输出进行暂停或者参数调整，并在作业后分别利用病虫害抑制结果和授粉昆虫实际活动恢复结果对后续防控周期进行反馈修正，使防控窗口和靶向防控参数能够随设施环境、冠层状态、授粉活动规律及实际防控结果的变化进行更新，提高连续运行条件下防控决策与实际设施状态的一致性。

14、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。