導讀:精準農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)最著名的應用之一,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)中的應用。
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、耕作和管理技術的進步、地區(qū)的擴大。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),正在與科技結合,爆發(fā)更強大的生命力。
精準農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)最著名的應用之一,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)中的應用。
拋棄一些拗口的概念,從本質上講,精準農(nóng)業(yè)的概念可以歸納為三個層面:數(shù)據(jù)的采集、分析與應用。所有的物聯(lián)網(wǎng)應用皆是如此。
美國《國家地理》雜志曾發(fā)文分析精準農(nóng)業(yè)最受歡迎的三項技術。
土壤與產(chǎn)量制圖(Soil and yield mapping)
指導系統(tǒng)(Guidance systems)
可變速率技術--VRT技術(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,通過分析土壤結構和含氮量等化學性質來繪制地圖,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。
因此還可以談談無人機。無人機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、測繪等結果。
產(chǎn)量制圖也是如此。用于收割作物的智能化機械設備,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合起來,農(nóng)民就能獲得當下農(nóng)田的各項參數(shù),分析數(shù)據(jù)采取對應措施。
2. “指導系統(tǒng)”與“3S技術”
3S,指的是RS、GPS、GIS。
RS是遙感,不接觸物體本身,用傳感器收集目標物的電磁波信息,經(jīng)處理分析后識別目標物。作用是提供圖像基礎信息。
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,可以用來進行后續(xù)的數(shù)據(jù)管理和應用分析。
目前,3S已成為現(xiàn)代測繪廣泛應用的技術。
在農(nóng)業(yè)場景里,智能化農(nóng)業(yè)機械中導入了GIS系統(tǒng),在運行時,GPS系統(tǒng)會將機械實時運行的狀態(tài)與GIS信息對應,這樣就可以大大提升效率,實現(xiàn)更高效的運行路徑、更精準的播種灌溉。這也是農(nóng)業(yè)使用頻率非常高的一項技術。
3. 可變速率技術--VRT技術
可變速率技術(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。
這種技術需要部署在機械設備中,應用的時候與GIS相協(xié)同。但目前來看,VRT的成本很高,采用率也相對減少。
以上我們談的精準農(nóng)業(yè),適用于大面積的作物種植,且系統(tǒng)相對復雜,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,更準確地預測和調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,荷蘭著名的高等學府瓦赫寧根大學面向全球人工智能團隊,發(fā)起了一場國際人工智能溫室種植大賽——種黃瓜。
瓦赫寧根大學提供黃瓜生長數(shù)據(jù),參賽團隊利用原始數(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,控制溫室內的“操作參數(shù)”,比如光照、溫濕度、通風、澆水灌溉等等,完全減少人的干預。
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,強調豬肉的肉質口感。當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的新標準。
在這個項目里,攝像頭圖像識別技術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;聲學特征和紅外測溫技術可以識別豬的體溫、叫聲,判斷是否患病,預警疫情;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,進行數(shù)據(jù)分析及措施應對。
京東也在更早前推出“跑步雞”項目,強調跑足100萬步的足月安全雞。
在這個項目,最關鍵的設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)內部植入傳感器,應用了符合禽類生物學特征的仿生計步算法;以及運用LoRa/ NB-IoT低功耗物聯(lián)網(wǎng)通信技術進行信號傳輸,確保腳環(huán)不會中途沒電;最后數(shù)據(jù)經(jīng)由網(wǎng)關到達云平臺,在平臺上對各項數(shù)據(jù)進行分析處理。
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)展的關鍵是效益。
回到最關鍵的效益問題,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、精細化操作、互聯(lián)網(wǎng)服務化”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。