威斯康星大学麦迪逊分校(UW-MADISON)的生物系统工程助理教授布赖恩·拉克(Brian Luck)和电气与计算机工程副教授丽贝卡·惠勒特(Rebecca Willett)共同开发了一款新应用程序,可以帮助农民在秋季玉米收获期间节省时间和资金,而且还可以全年让奶牛更高产。
一、问题提出
当前的玉米秸秆在通过收割机的两个磨轮间隙后,玉米颗粒即被加工粉碎。但是,机器的磨损会使加工效果变差,并且玉米的差异性使得某些玉米会更不容易粉碎。因此,农民可以通过控制收割机械的磨轮间距,在一定程度上来微调产量:调窄间距,玉米颗粒外皮的受挤压程度会更强烈,但也会使设备工作效率降低,意味着收获速度变慢;调宽间距,机器运转会更快,但是会留下比较多的颗粒完整的玉米。
“主要的问题是,当收割机穿过农田时农民无法判断玉米颗粒的破碎程度。”拉克说。尽管农民很容易辨识到收获来的玉米中会有颗粒完整的、外皮未被粉碎的情况,可他们不能辨识出粉碎的玉米占比。玉米收割后,农民将他们的玉米样品送到商业实验室,烘干玉米颗粒后将其放入一个大型的专用设备,经过九层振动旋转筛子进行分拣,最终得到一个整体的玉米青贮加工得分。而这个分值决定了玉米作为动物饲料的价值。
如果70%的玉米碎粒能进入并通过标准饮用吸管的孔径,那么这份玉米的青贮加工得分会很高。不幸的是,对于许多农民来说,实验室的结果并不太理想,这意味着他们必须每天给奶牛提供更多的谷物以满足它们的营养需求。因此,设计一款效率高、速度快且适应能力强的应用程序变得很重要。
二、工具简介
这个创新工具不是实体农具,而是一款智能手机应用程序。农民只需要提供少量的收获玉米,该应用程序就可以测量收割机的效果。而且无须离开田间,就能获得高质量的玉米碎粒。玉米碎粒的外层硬皮破开后,会露出里面的营养物质淀粉。“破碎后的玉米作为饲料更易于消化,所以奶牛吃了产奶会更多,”威斯康星大学麦迪逊分校的生物系统工程助理教授,兼威斯康星大学拓展学院(University of Wisconsin Extension)的专家布赖恩·拉克说道。另外,根据威斯康星大学麦迪逊分校的乳品科学研究所(Dairy Science Department)的研究发现,优质的玉米碎粒可以使每头奶牛每天的产奶量提高两磅(或约一夸脱)。
三、工具使用
要使用这个应用程序,农民只需提供少量玉米作为样品。把样品摊开并将一枚硬币放在旁边,用手机对准硬币校对像素大小进行拍照。将照片输入软件就可以利用图像处理算法在现场计算出玉米内核加工分值,而无需等收获几周后在外部实验室计算。根据应用程序的玉米内核加工分值和汇总统计数据,农民可以当场调整他们的机器,而不是在收获结束后制定应急计划。初步结果表明,从应用程序返回的分值与实验室做的玉米青贮加工分值非常接近。
智能手机应用程序能够方便、准确地提供一套解决方案,实现现场、事后及时处理问题,获取理想分值。应用程序提供给农民的信息,让他们从不确定中得以解放,避免玉米价格升高时,人们恨不得对每一根玉米都进行精加工;而到了丰收年头,却面临玉米饲料价格过低的情况。“一切都取决于数据,”拉克说道,“效率的提升取决于收集数据的质量。”
(编译 李晓曼)