一、研究背景
　　小麦作为世界第二大粮食作物，是中国人民最重要的口粮之一。地处秦岭腹地的陕西商洛，主要粮食作物是旱地小麦，2023年种植面积达到53万亩，由于受到条锈病影响，导致小麦减产严重，甚至颗粒无收。据全国农技推广网数据，2023年全国小麦条锈病总体偏重发生，条锈病、赤霉病、白粉病和纹枯病是主要条锈病，发生面积8.6亿亩，其中病害发生4.6亿亩，虫害发生4.0亿亩。国家统计局公布，2023年全国小麦产量13659万吨，减产0.8%。农业农村部、各省市政府相继出台政策进行小麦条锈病长期防控，确保粮食生产安全。
　　常用的小麦条锈病防控办法主要依赖经验，对专家的知识储备和识别能力要求极高，存在很强的主观性，特别是早期多种复杂病害很难准确判断（发现晚）。人工取样后进行送检，一次样品检测需耗时两周左右，获得结果时已经错过最佳防控期，防控效果不佳（效率低）。全面监测环境指标，需要整体框架结构，投入成本高，1000元/亩，仅适合小面积试验田（成本高）。
　　二、研究过程
　　针对小麦条锈病防控“发现晚、效率低、精度差”三大痛点问题，商洛学院在校大学生立志用所学电子信息、生物技术相关知识和专业技能，实现小麦早期条锈病精准识别。绿源守护者团队以陕西省高校科学技术奖“智能视频监控技术若干关键问题研究”和专利成果“一种智慧金眼识别区域入侵报警方法和装置”为基础，依托商洛市秦岭植物良种繁育中心和人工智能研究中心，结合电子和生物专业学科优势，自主研发出一款小麦早期条锈病精准防控系统，能精准识别小麦叶部条锈病并及时防治，可实现小麦产量提升20%。
　　小麦早期条锈病精准防控系统，通过整合各类传感器监控小麦生长环境温度、土壤湿度等指标，选择高清摄像头实时获得小麦叶部特征，采用5G网络通信技术建立服务器与田间监控节点互联，实现数据传输、远程控制和数据分析，具有技术创新性。采用向企业或政府售卖、租赁识别系统为主要的商业模式，同时也以成本价提供给用户，收取10%增值服务费，强化供应商与客服的反馈，具有商业模式优势。
　　三、具体实践
　　团队成员来自电子信息科学与技术、生物技术、计算机科学与技术等多个专业，具备扎实的专业基础与丰富的实践经验。团队成员拥有的“一种智慧金眼识别区域入侵报警方法和装置”等专利已授权，通过搭建识别系统模型，进行详细的数据采集。团队分工明确，项目组成员在负责人的统筹协调下，分别进行硬件设计、商业推广、数据采集、市场分析等工作。先后深入商洛市秦岭良种繁育基地了解小麦生长和条锈病情况，签订共同研发识别系统协议。深入商南县过风楼镇签订识别系统推广协议并与山阳瑞裕电子科技有限公司签订代加工合作协议，共同推进控制系统从实验室走向试验田。
　　团队成员历经两年时间走遍商洛六县一区，采集小麦开花期、抽穗期和成熟期不同时期的叶部样本，自建小麦样本数据集（约12000张图像），经过图像预处理、手动标注等建立复杂条件小麦条锈病的分割数据集。基于5G通信技术，实现监测点与服务器之间实时准确地数据交换，使小麦的发病情况能够第一时间准确的传递到用户手中，让用户能在小麦发病初期及时采取措施，控制病情扩散。同时，本产品采用太阳能供电，将用户的使用成本降低20%；通过实地考察或网络获取，收集大量的小麦条锈病照片，进行数据标定，准确记录条锈病的部位、特征、形态、颜色等详细信息，建立小麦条锈病数据集并进行机器学习训练，使识别准确率提高20%。
　　四、研究成果
　　1.团队成员设计开发了一款小麦早期条锈病精准防控系统，实现了小麦条锈病精准、绿色、高效防控。以此为基础“，一种小麦早期叶部病害精准识别系统V1.0”获得授权，项目“慧眼识锈—小麦早期条锈病精准防控系统领航者”获得中国国际大学生创新大赛校级铜奖、挑战杯校级银奖。
　　2.“小麦条锈病精准防控系统”作为典型案例，支撑省级一流专业（电子信息科学与技术）、省级一流社会实践课程（创新创业教育与训练）、校级重点学科（电子信息）建设，受益学生数1500人/年。
　　3.农户使用小麦早期条锈病精准防控系统，能够提前了解小麦健康问题，从而早发现早治疗，将发生区平均危害损失率控制在5%以下，防治率达到60%以上，能防止小麦产量下降，有效推动农业现代化建设。

（陕西省科技厅科技计划项目：2023-JC-QN-0661；陕西省教育厅教改项目：21BY162）