聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)、智能家居和城市——物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在許多方面改變了我們的生活。這個(gè)概念通過(guò)自動(dòng)化提高了我們的舒適度。盡管各個(gè)行業(yè)部門(mén)已開(kāi)始利用物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，但農(nóng)業(yè)部門(mén)尚未充分發(fā)揮其潛力。在該領(lǐng)域，許多利用物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)域仍未探索，智能農(nóng)業(yè)正處于起步階段。

農(nóng)業(yè)2.0的重要性

人口的快速增長(zhǎng)、資源限制的加劇以及氣候的快速變化是農(nóng)民的一些絆腳石。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)的估計(jì)，到2050年，全球糧食產(chǎn)量需要增加70%才能養(yǎng)活額外的23億人口。

高效的管理、種子和肥料的優(yōu)化使用以及精確和持續(xù)的監(jiān)測(cè)可以使這項(xiàng)任務(wù)得以實(shí)現(xiàn)。如今，發(fā)展中地區(qū)小規(guī)模土地的農(nóng)民占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)量的近4/5。如果他們獲得正確的實(shí)時(shí)信息，他們可以通過(guò)做出明智的農(nóng)業(yè)決策來(lái)增加產(chǎn)量。在那里，農(nóng)業(yè)2.0成為必需品。

進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)。支持互聯(lián)網(wǎng)的對(duì)象和傳感器可以部署在任何地方，以收集有關(guān)水分含量和作物健康的數(shù)據(jù)。農(nóng)民可以通過(guò)平板電腦和手機(jī)輕松訪問(wèn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。他們還可以在手動(dòng)和自動(dòng)選項(xiàng)之間進(jìn)行選擇，以根據(jù)這些數(shù)據(jù)采取必要的行動(dòng)。例如，如果土壤濕度下降，農(nóng)民可以部署傳感器來(lái)開(kāi)始灌溉?，F(xiàn)在，這就是我們所說(shuō)的智能農(nóng)業(yè)。

智能農(nóng)業(yè)解決方案如何運(yùn)作？

智能農(nóng)業(yè)解決方案通過(guò)傳感器工作。通過(guò)結(jié)合傳感器、運(yùn)動(dòng)探測(cè)器、按鈕攝像頭和可穿戴設(shè)備，農(nóng)民可以從任何地方監(jiān)測(cè)土壤濕度、水位、光線、濕度、障礙物和運(yùn)動(dòng)等各種條件?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)使灌溉系統(tǒng)自動(dòng)化，與傳統(tǒng)操作相比效率更高。

在基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用的幫助下，很容易跟隨有機(jī)農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)業(yè)等的趨勢(shì)。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用是農(nóng)用車(chē)輛跟蹤、牲畜監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、存儲(chǔ)和土壤監(jiān)測(cè)等。

讓我們?cè)敿?xì)說(shuō)明一些可以徹底改變農(nóng)業(yè)部門(mén)的應(yīng)用程序：

植物和土壤監(jiān)測(cè)

幾十萬(wàn)平方碼的農(nóng)田數(shù)據(jù)很難獲取。常規(guī)方法是從不同部位取樣，檢查肥力、水分含量和化學(xué)成分。但是，采樣方法不太準(zhǔn)確，因?yàn)樗胶突瘜W(xué)成分往往會(huì)從一個(gè)位置變化到另一個(gè)位置。

有了物聯(lián)網(wǎng)，農(nóng)業(yè)就沒(méi)有猜測(cè)的余地。土壤傳感器在農(nóng)田中的距離均勻，可以提醒農(nóng)民任何不規(guī)則的條件，如高酸或低濕度。農(nóng)民可以通過(guò)儀表板或定制的移動(dòng)應(yīng)用程序獲得準(zhǔn)確的土壤數(shù)據(jù)。

監(jiān)測(cè)植物和土壤可以提高農(nóng)民的投資回報(bào)率。作為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的一部分，土壤和植物監(jiān)測(cè)包括以下幾個(gè)方面：

水分和營(yíng)養(yǎng)監(jiān)測(cè)

用于優(yōu)化植物生長(zhǎng)的用水量監(jiān)測(cè)

施肥和化學(xué)成分監(jiān)測(cè)

天氣狀況報(bào)告

決定作物獲得最佳產(chǎn)量

簡(jiǎn)而言之，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)或精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)最受歡迎的應(yīng)用之一，因?yàn)樗泻芏嗪锰?。精?zhǔn)農(nóng)業(yè)應(yīng)用程序服務(wù)于許多目標(biāo)，從管理灌溉和施肥到根據(jù)不同季節(jié)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)藝提供支持。

無(wú)人機(jī)和人工智能的使用

農(nóng)業(yè)或農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)已經(jīng)開(kāi)始普及，因?yàn)樗鼈兛梢詧?zhí)行各種任務(wù)。無(wú)論是噴灑殺蟲(chóng)劑、使用GPS技術(shù)拍攝農(nóng)場(chǎng)照片，還是提供有關(guān)水和肥料水平的信息；無(wú)人機(jī)可以輕松完成。無(wú)人機(jī)可以改善作物健康評(píng)估、灌溉、土壤和田間分析領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)實(shí)踐。

根據(jù)GrandViewResearch的估計(jì)，到2024年，這些農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)的市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)37.7億美元。這些無(wú)人機(jī)易于控制。任何人都可以手動(dòng)或使用地面物聯(lián)網(wǎng)傳感器控制它們。無(wú)人機(jī)將收集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到最終用戶(hù)可以從中獲取數(shù)據(jù)的服務(wù)器或系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，無(wú)人機(jī)技術(shù)提供了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并改造了農(nóng)業(yè)。

除了無(wú)人機(jī)，還有自動(dòng)駕駛拖拉機(jī)可供農(nóng)民遠(yuǎn)程控制，節(jié)省人工成本。

牲畜監(jiān)測(cè)

借助牲畜傳感器，牧場(chǎng)主可以輕松監(jiān)控他們的牛群。當(dāng)動(dòng)物在田間游蕩時(shí)，這些傳感器會(huì)通知牧場(chǎng)主，這樣牧場(chǎng)主就可以輕松追蹤它們的位置。

牲畜監(jiān)測(cè)還使牧場(chǎng)主能夠獲得有關(guān)其牛健康的數(shù)據(jù)。它可以通過(guò)兩種方式幫助牧場(chǎng)主：

病畜識(shí)別——它允許牧場(chǎng)主將病畜與畜群分開(kāi)，從而防止疾病傳播。

位置追蹤-節(jié)省牧場(chǎng)主的時(shí)間和勞動(dòng)力成本，因?yàn)闊o(wú)需每次都跟隨牛群。

然而，很難在牲畜之間插入傳感器。除了項(xiàng)圈，無(wú)線改裝的推注也很有用。它可以通過(guò)藍(lán)牙進(jìn)行通信。

遠(yuǎn)程天氣監(jiān)測(cè)

對(duì)農(nóng)民來(lái)說(shuō)，最具挑戰(zhàn)性的因素之一是天氣。農(nóng)民需要準(zhǔn)確測(cè)量溫度、降雨量、濕度、水分和化學(xué)成分等關(guān)鍵條件，才能全年獲得更多作物。如今，可以使用大量可定制的傳感器來(lái)幫助農(nóng)民從偏遠(yuǎn)地區(qū)監(jiān)測(cè)他們的作物和天氣狀況。

這些傳感器消除了農(nóng)民親自到農(nóng)場(chǎng)的要求。在某種程度上，傳感器可以增加生產(chǎn)力，農(nóng)民可以在不付出額外努力的情況下獲得更多的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。

工程師在開(kāi)發(fā)智能農(nóng)業(yè)解決方案時(shí)需要注意什么？

根據(jù)農(nóng)民的要求，物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)用途有很多用例。工程師在開(kāi)發(fā)智能農(nóng)業(yè)解決方案時(shí)需要牢記與農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)相關(guān)的具體問(wèn)題。以下是五個(gè)這樣的方面的簡(jiǎn)要說(shuō)明：

目的

當(dāng)IoT應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)人員構(gòu)建應(yīng)用程序時(shí)，最終用戶(hù)想要監(jiān)控的應(yīng)該是中心。例如，如果最終用戶(hù)是玉米種植者，他主要關(guān)心用水量。他想確保在作物獲得足夠水的同時(shí)不會(huì)浪費(fèi)水。在那里，水位和濕度監(jiān)測(cè)傳感器很有幫助。換句話說(shuō)，傳感器的類(lèi)型取決于物聯(lián)網(wǎng)解決方案的目的。

技術(shù)

在農(nóng)業(yè)解決方案方面，距離在選擇技術(shù)方面起著至關(guān)重要的作用。這是因?yàn)閭鞲衅魇占瘮?shù)據(jù)并將其發(fā)送到服務(wù)器。我們不能使用相同的技術(shù)來(lái)測(cè)量10米和1500米區(qū)域內(nèi)的物體。例如，如果我們想知道每個(gè)飼料袋中有多少磅大豆，NFC（近場(chǎng)通信）或RFID（射頻識(shí)別）效果最好。但是，如果我們想在數(shù)十萬(wàn)米范圍內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)，LPWAN（低功耗，廣域網(wǎng)）是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

電源要求

工程師傾向于在定制的基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)解決方案中節(jié)省成本和電力。因此，它們通常使發(fā)送數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序不那么頻繁。由于大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)解決方案都分布在廣泛的農(nóng)場(chǎng)中，因此最好提出低功耗應(yīng)用程序。更多的數(shù)據(jù)傳輸將轉(zhuǎn)化為更多的數(shù)據(jù)成本和功耗。這是開(kāi)發(fā)人員在為農(nóng)民開(kāi)發(fā)具有成本效益的物聯(lián)網(wǎng)解決方案時(shí)需要考慮的重要因素。

數(shù)據(jù)頻率

最終用戶(hù)的要求對(duì)于決定傳感器中集成數(shù)據(jù)包的數(shù)量也很關(guān)鍵。例如，馬鈴薯田的農(nóng)民不需要每?jī)擅刖瞳@得與水分相關(guān)的信息。但是，如果開(kāi)發(fā)人員為自動(dòng)拖拉機(jī)做物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，它需要持續(xù)實(shí)時(shí)的GPS和其他信息。在這種情況下，數(shù)據(jù)頻率非常高。

這兩個(gè)例子都清楚地指出了高數(shù)據(jù)頻率和低數(shù)據(jù)頻率之間的區(qū)別。

傳感器的放置

工程師們面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是以能夠提供最佳性能的方式放置傳感器。例如，他們?cè)陂僮訄@安裝天線時(shí)比在草莓地里安裝天線時(shí)需要更加小心。即使農(nóng)業(yè)解決方案具有所有必要的傳感器，正確的放置也是獲得所有好處的必要條件。

包起來(lái)

根據(jù)Machina研究報(bào)告，到2024年，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的連接設(shè)備數(shù)量預(yù)計(jì)將達(dá)到2.25億。在全球范圍內(nèi)，農(nóng)民已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)可以成為推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的驅(qū)動(dòng)力，并且具有成本效益方法。

在所有以分散和無(wú)組織方式進(jìn)行農(nóng)業(yè)的發(fā)展中國(guó)家，物聯(lián)網(wǎng)可以提供很大的幫助。然而，公平地說(shuō)，工程師在開(kāi)發(fā)智能農(nóng)業(yè)解決方案之前應(yīng)該了解最終用戶(hù)的需求。