物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用有哪些

農(nóng)業(yè)在世界文明的發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的作用，對中華文明來說更是如此。

比如各朝代生產(chǎn)工具的演變、水利灌溉工程的興修、耕作和管理技術(shù)的進(jìn)步、地區(qū)的擴(kuò)大。我們很早就能從歷史課本中了解到“重農(nóng)抑商”，體會歷朝統(tǒng)治者對農(nóng)業(yè)的重視。

但時至今日，隨著社會生產(chǎn)力的提高、糧食產(chǎn)量的增長，商品的種類越來越豐富，對農(nóng)業(yè)來說，賣方市場逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場，農(nóng)產(chǎn)品滯銷的情況時有發(fā)生，農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展面臨著巨大考驗。

糧食需求增長：隨著全球人口的增加和質(zhì)量需求的提升，糧食需求也跟著水漲船高。

專家人數(shù)減少：盈利能力和產(chǎn)業(yè)吸引力都很低，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)能夠依賴的專家人數(shù)不斷減少。

低效率：傳統(tǒng)谷物、蔬菜、水果等的種植，以及畜牧業(yè)的養(yǎng)殖，都面臨效率低下、市場不流通、信息開放程度不足的問題。

高收益風(fēng)險：播種與收成，出生與屠宰，像這樣的時間周期，還有日益加劇的氣候變化，都在給農(nóng)產(chǎn)品未來的利潤帶來很大的不確定性。

如今農(nóng)民不再是身份的象征，而是一種平等的職業(yè)。并且這個文明發(fā)展史上最古老的行業(yè)，正在與科技結(jié)合，爆發(fā)更強(qiáng)大的生命力。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)最著名的應(yīng)用之一，適用于大面積作物種植。我們今天就先通過它來了解物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。

拋棄一些拗口的概念，從本質(zhì)上講，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的概念可以歸納為三個層面：數(shù)據(jù)的采集、分析與應(yīng)用。所有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用皆是如此。

美國《國家地理》雜志曾發(fā)文分析精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)最受歡迎的三項技術(shù)。

土壤與產(chǎn)量制圖(Soil and yield mapping)

指導(dǎo)系統(tǒng)(Guidance systems)

可變速率技術(shù)--VRT技術(shù)(Variable-rate tech)

1. “土壤與產(chǎn)量制圖”與“農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)的采集”

常見的，農(nóng)民按照一定形狀大小將農(nóng)田網(wǎng)格化，采集每個格子的土壤樣本，通過分析土壤結(jié)構(gòu)和含氮量等化學(xué)性質(zhì)來繪制地圖，就可以從地圖中知道哪一格要多澆水，哪一格要多施肥。

傳感器采集數(shù)據(jù)是我們很容易想到的另一種方式。將大量傳感器部署在農(nóng)田中，讓其自動、實時地獲取環(huán)境參數(shù)。但作物種植需要檢測的參數(shù)種類著實不少，傳感器所獲得的單點數(shù)據(jù)，很難呈現(xiàn)農(nóng)田的整體樣貌效果。

因此還可以談?wù)?u>無人機(jī)。無人機(jī)在飛行過程中收集多光譜、熱和視覺圖像，這些圖像信息經(jīng)過處理，可以表現(xiàn)出作物監(jiān)測、田間分析、土地的成像、測繪等結(jié)果。

產(chǎn)量制圖也是如此。用于收割作物的智能化機(jī)械設(shè)備，配備了GPS系統(tǒng)和產(chǎn)量監(jiān)測儀，在收割作物的同時收集地理位置信息，用數(shù)據(jù)揭示農(nóng)田每個區(qū)域的產(chǎn)量變化。

將這些新的舊的方法結(jié)合起來，農(nóng)民就能獲得當(dāng)下農(nóng)田的各項參數(shù)，分析數(shù)據(jù)采取對應(yīng)措施。

2. “指導(dǎo)系統(tǒng)”與“3S技術(shù)”

3S，指的是RS、GPS、GIS。

RS是遙感，不接觸物體本身，用傳感器收集目標(biāo)物的電磁波信息，經(jīng)處理分析后識別目標(biāo)物。作用是提供圖像基礎(chǔ)信息。

GPS是全球定位系統(tǒng)，作用是確定圖像位置信息。

GIS是地理信息系統(tǒng)。處理好的圖像錄入GIS，可以用來進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用分析。

目前，3S已成為現(xiàn)代測繪廣泛應(yīng)用的技術(shù)。

在農(nóng)業(yè)場景里，智能化農(nóng)業(yè)機(jī)械中導(dǎo)入了GIS系統(tǒng)，在運行時，GPS系統(tǒng)會將機(jī)械實時運行的狀態(tài)與GIS信息對應(yīng)，這樣就可以大大提升效率，實現(xiàn)更高效的運行路徑、更精準(zhǔn)的播種灌溉。這也是農(nóng)業(yè)使用頻率非常高的一項技術(shù)。

3. 可變速率技術(shù)--VRT技術(shù)

可變速率技術(shù)(VRT)允許農(nóng)民優(yōu)化田間每一部分的投入，在需要的地方和時間種植不同類型、不同數(shù)量的種子，放置適量的化肥和農(nóng)藥。

這種技術(shù)需要部署在機(jī)械設(shè)備中，應(yīng)用的時候與GIS相協(xié)同。但目前來看，VRT的成本很高，采用率也相對減少。

以上我們談的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，適用于大面積的作物種植，且系統(tǒng)相對復(fù)雜，一套體系的成本相對較高。不過，后續(xù)的效益將會大于投入成本。種植面積越大，收回成本的速度也就越快。

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的其他應(yīng)用

比如家禽家畜的養(yǎng)殖，可分成三個層次。

通過傳感器監(jiān)測動物生命體征，確保無疾病產(chǎn)生;

在一些廣域放牧的情況下，用位置傳感器或GPS輔助跟蹤牛、羊等動物的位置，減少走失，提升管理效率;

通過傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測，更準(zhǔn)確地預(yù)測和調(diào)度擠奶時間和屠宰日期，最大限度地提高產(chǎn)量。

還有一波神奇操作是，去年，荷蘭著名的高等學(xué)府瓦赫寧根大學(xué)面向全球人工智能團(tuán)隊，發(fā)起了一場國際人工智能溫室種植大賽——種黃瓜。

瓦赫寧根大學(xué)提供黃瓜生長數(shù)據(jù)，參賽團(tuán)隊利用原始數(shù)據(jù)創(chuàng)建模型，一方面通過傳感器、攝像頭等工具收集實時數(shù)據(jù)，另一方面人工智能算法根據(jù)數(shù)據(jù)作出決策，控制溫室內(nèi)的“操作參數(shù)”，比如光照、溫濕度、通風(fēng)、澆水灌溉等等，完全減少人的干預(yù)。

最后，我們看到了騰訊AI黃瓜的成果圖。

企業(yè)加入“農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”

有哪些企業(yè)參加上面這類“AI+農(nóng)業(yè)”的比賽呢?微軟、騰訊、英特爾等等……

可以說，關(guān)注農(nóng)業(yè)的企業(yè)單位從來不止“少數(shù)幾家”。

2018年，阿里推出人工智能養(yǎng)豬項目——200公里豬，強(qiáng)調(diào)豬肉的肉質(zhì)口感。當(dāng)時還任阿里云總裁的胡曉明表示，豬運動的公里數(shù)將成為判斷豬肉品質(zhì)的新標(biāo)準(zhǔn)。

在這個項目里，攝像頭圖像識別技術(shù)可以自動采集豬的體形數(shù)據(jù)，記錄每頭豬的運動距離、時間和頻率;聲學(xué)特征和紅外測溫技術(shù)可以識別豬的體溫、叫聲，判斷是否患病，預(yù)警疫情;采集到的數(shù)據(jù)將匯集到云平臺，形成每一頭豬的資料檔案，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及措施應(yīng)對。

京東也在更早前推出“跑步雞”項目，強(qiáng)調(diào)跑足100萬步的足月安全雞。

在這個項目，最關(guān)鍵的設(shè)備是給每只雞綁的腳環(huán)(這個腳環(huán)要確保記錄步數(shù)精確，步數(shù)實時可見，并且不會有任何養(yǎng)殖期間的物理損壞)。腳環(huán)內(nèi)部植入傳感器，應(yīng)用了符合禽類生物學(xué)特征的仿生計步算法;以及運用LoRa/ NB-IoT低功耗物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)進(jìn)行信號傳輸，確保腳環(huán)不會中途沒電;最后數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)到達(dá)云平臺，在平臺上對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

華為也有和合作伙伴一起推出基于NB-IoT的牛聯(lián)網(wǎng)項目，主要解決奶牛發(fā)情監(jiān)測效率過低，影響牛場產(chǎn)奶量的難題。做的就是實現(xiàn)奶牛的及時配種，準(zhǔn)確監(jiān)測奶牛發(fā)情期。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的未來發(fā)展

發(fā)展的關(guān)鍵是效益。

回到最關(guān)鍵的效益問題，我們可以從兩個方面看。

1.提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和使生產(chǎn)多樣化，將農(nóng)產(chǎn)品與低利潤率商品作出區(qū)分;

2.必要時還可以加上“品牌化打造、溢價提升、精細(xì)化操作、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)化”等現(xiàn)代化發(fā)展思維方式。

用科技提升效率，用渠道打造市場，農(nóng)業(yè)作為一項重要產(chǎn)業(yè)，將繼續(xù)發(fā)展前進(jìn)。