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业界前沿
穿上高科技嫁衣的农业长啥样?精准、专业、社会化协同、……
2015/8/27 10:17:41

  几千年来,人口数量的增加离不开粮食的不断增产。世界粮食组织预测,到2050年全球约有90亿人,激增的人口和有限的耕地、宝贵的淡水和其他不可知因素,如气候变化,之间的矛盾,使人类的吃饭问题变得极其严峻,改变传统农业的发展模式,提高农产品的产量和质量势在必行。

  在信息技术高速发展的背景下,智慧农业被寄予厚望。智慧农业就是利用信息技术对农业生产进行定时定量管理,根据农产品,如粮食、水果和肉类等的生长情况合理分配资源,实现农业生产的高效低耗、优质环保。

  一、美国七成农场在业务中使用互联网

  近年来,美欧发达国家的农民们在利用互联网方面表现积极。20112月,美国农业部发布的报告表明,年销售额25万美元以上的美国农场,有70%以上在农场业务中使用互联网,更小的农场则有41%使用互联网。美国加州弗雷斯诺的农场主麦克·史密斯有一个40英亩的小型家庭农场,他将自己农场的照片贴在脸书网站上,每周更新网页内容,感兴趣的顾客可以和他通过电子邮件联系。麦克·史密斯表示:“互联网对许多小农场意味着生存,如果你只有一个有机农场而没有网站,那么没人愿意去了解你。”

  这只是互联网力量轻度介入现代农业的冰山一角。在更多的智慧农业案例中,大家会看到在互联网、物联网的帮助下,越来越多的农民掌握了庄稼种植、灌溉和收获的最好时机,时时监控牲畜的生长状态,最大限度地减少了资源浪费并获得效益。

二、智慧农业使大农业转向精准农业

  在当下发达国家农业中,占主流地位仍是“大农业”。所谓“大农业”是国内主流学界对西方现代农业的特点概括,即主要表现为耕地面积的广袤,农机设备的大型宽幅和高速联合。但在互联网等信息技术的快速渗透下,西方农业的新趋势已经非常明显:农民们利用物联网等技术,收集有关田地的精确数据,制定策略,对每一小块土地精耕细作,从每一颗种子中榨取出最高的价值,实现“精准农业”

  美国《外交事务》杂志20155/6月刊载文披露,因为人工测试土壤的成本昂贵,美国大多数农民在实际操作中是每2.5英亩采取一个泥土样本,巴西每12.5英亩采取一个样本。由于有时一英亩内的土壤各部分的指标差异很大,这样稀疏采样,造成农民对部分地块忽视其肥力增长,而在另一些地块里又施了不必要的肥料。专家们的对策是开发低成本的传感器,提高采样密度。例如,在土壤中每隔一米就插一个新的酸度传感器,能自动读取数据并记录自己的GPS坐标,在同等密度下,这种做法的经济成本比人工采样显著降低。目前主要问题一是大多数农场仍未普及这样的传感器,二是更可靠、更准确的传感器仍在努力开发中。

  1、服务于种植业的物联网云

  美国“Climate Minder”公司成立于2005年,是一家环境数据检测与管理公司。成立头两年就在土耳其200多个温室中推广自己的管理系统,并将应用推广至土耳其的家禽场、烟草储存设施和冷库中。其开发的草莓生长实时监控设备则应用在美国加州的草莓生产商“诺克尔收获”公司的草莓田里。在该公司的草莓田里,传感器负责测量土壤中的盐分和水分等,物联网采用射频识别的电子标签,把数据发送到“Climate Minder”的网络服务器。农民可以通过特定账号访问网站,实时观察草莓温室的各项数据。2012年“ClimateMinder”被著名的美国灌溉公司“雨鸟”收购,成为其旗下物联网系统品牌。

  “Libelium”公司是成立于2006年的一家西班牙公司,它的特色是检测葡萄园环境,以利于葡萄健康成长。几百年来,葡萄园一直是西班牙加利西亚地区的亮点,这里的葡萄酒享誉世界。以往在气候变化剧烈的季节,农民们因担心收成受影响而常通宵不眠守侯在葡萄园里。如今,当地人把物联网技术引入传统的葡萄种植中,以便在访问环境数据时做出更明智的选择。加利西亚的雷亚斯·拜萨斯地区的葡萄园,就引进了“Libelium”公司的物联网设备,在园中组建了无线传感器网络,收集环境温度、环境湿度和叶面湿度等数据,结合GPS设备提供的精确位置和时间信息,通过3G网络发送到云端。园丁们只要连接互联网,就可以有针对性地对园内环境数据进行监控和调整。

  成立于2009年的“Solum”公司,是美国斯坦福大学3个毕业生创建的。公司强项是更高效准确的农产品抽样分析,能更精确地判断化肥的投放量,获得更好的收益。用公司开发的两套测量工具,农户们可以自行到田野中测量土壤硝酸盐含量。对于邮寄来的土壤样本,公司有实验室可以进行分析。2012年,该公司获得了1700万美元的投资。

  2011年,成立于美国硅谷的“FarmLogs”公司,是一家提供农业云服务的初创公司。该公司的业务是让农民通过互联网和手机移动应用平台,把耕作方面的数据上传到平台上,公司在拿到数据后进行分析,为农作物轮作提供智能预测和优化。农户们可以通过“FarmLogs”的服务了解农产品价格、耕作开支、利润预测和天气等。截至去年,全美15%的农场是“农场逻各斯”的客户,其应用者遍及世界130多个国家,包括中国。该公司发展如此之快的主要原因据估计和免费提供服务有关,因为受到多方青睐,迄今已获得1500万美元的融资。

  2、服务于养殖业的物联网云

  在禽畜饲养业中,为了生产更多更好的肉蛋奶,必须掌握大量与动物健康相关的数据,例如,动物体温、脉搏和空间位置,以监控动物的身体状态、繁殖、疾病等。在这方面,智慧农业所实现的精准化操作又可以大显身手,例如,有母畜要产仔了,传感器会把该信息传送上网,网络再通过短信等形式发送到饲养者手机上。

  创立于2011年的“法尔米农”是一家专注于牲畜饲养的克罗地亚初创公司,公司CEO马特加·考匹克在克罗地亚一个农场出生和长大。他母亲当年在管理农场时,很多数据是以大量报表的形式出现,分析数据给家人带来很多困难,于是他在大学就读时有了开发这方面项目的想法。如今该公司帮助农户们从农场各处把这些信息收集出来,使农户们借助平板电脑获得农场每一头牛的实时信息,这些数据包括产奶量、体重、医疗护理、健康问题、繁殖等,数据用清晰明快的图表表达出来,便于农户掌握牲畜生长周期、饲料配比和投放等。

  “法尔米农”公司的服务启动后不到1年,就吸引了450家农场使用,对于最多75头牛的农户,每头每月收取0.25美元,对最多600头牛的农户每头每月收取0.45美元。更大的农场按照量身定做的计划付费。该公司在20145月获得了410万美元的融资,目前正在雇用销售力量,准备把总部转往美国,研发工作则仍在克罗地亚开展。

  近年来,欧盟赞助了多个精准禽畜饲养项目,表明了欧盟在这个领域的重视度。如在2011年投入运营的PCM项目,旨在对猪咳嗽进行记录、监控。该项目比人工观察,能更早发现猪的呼吸系统疾病,便于兽医迅速介入,及早治疗。法国农业科学研究院则通过在牛群中安装传感器,对牛的实时位置、体重、食物摄入量、甲烷排放量等进行统计,强化对牲畜行为的研究和分析。

  3、智能灌溉让滴水归田

  全球很多国家和地区,都存在农业灌溉用水利用率不高的情况。为解决这一问题,智慧灌溉能够通过传感器探测土壤中水分含量,根据不同作物的根系对水的吸收速度和需求量的不同,控制灌溉系统进行有效运作,从而达到自动节水、节能的目标CropX”是来自美国硅谷的创业公司,其主要产品是探测土壤参数的硬件,并用软件向农民们显示有关数据,旨在建立“土壤物联网”。该公司的硬件产品包含的三种重要传感器,分别负责收集地形信息、土壤结构和含水量,以决定土壤对水的需求是多少。“CropX”公司的移动应用客户端把云计算结果发送给农民,如灌溉地图和土壤水分状况等信息,农民也可以通过更改相应参数来计算不同区域土壤所需的灌溉量,做到滴水归田。

  目前,“CropX”公司的产品主要在美国密苏里州、科罗拉多州和堪萨斯州近5000亩农田中应用,2015年获得900万美元的融资,该公司把中国、印度和大洋洲也列为自己的目标市场。谷歌首席执行官埃里克·施密特很看好这家公司。

  具有创新思维的不仅仅创业公司,总部位于瑞士苏黎世的世界五百强大企业----ABB公司也参与瓜分智慧农业这块大蛋糕。ABB公司在西班牙马德里南部210平方公里的重要农业区推广使用“海王星”智能灌溉系统,使这片农业区的用电、用水分别比以前节省了12%20%。“海王星”灌溉系统由远程终端装置、数据采集与监控系统和通信三部分组成,“海王星”数据采集与监控系统不仅可显示远程终端装置的状态、报警、事件、报告和历史数据,还可通过短信和电子邮件进行通信,允许用户通过互联网远程接入。

  此外,从大范畴上来看,智慧农业也包括精准渔业。例如,大西洋鲑鱼这样的冷水鱼种,对温度变化非常敏感,连续、精确和灵敏的传感器对于控制水温、观察鱼类行为不可或缺。欧洲是精准渔业领域的领跑者,中国、韩国、日本和美国的发展也很快。

  互联网、物联网与现代农业充分融合将展示给人们这样一幅景象:人们一方面享受着农产品大量增长带来的优裕生活,一方面惊奇地发现,人类的劳作身影农田里愈来愈稀少,人们通过移动终端,例如手机,在弹指之间,轻松完成播种、灌溉和收割。

三、智慧农业对农业生产方式的影响

  物联网智慧农业跟现代农业和传统农业存在着大不同,智慧农业是农业开发与生产中的高级阶段,它汇集了无线传感器节点、互联网、GPSGPRS、云计算、云存储以及现代新兴物联网技术为一体,智慧农业可以很方便的实现对用户对农作物生长现场环境或者农业生产产品的全方位监测、管理与控制,对建设现代化高水平智能农业生产方式有着重要意义。

  1、物联网智慧农业推动农业走向信息化

  通过多种无线传感器、无线基站和传输设备的使用,农业种植现场的各种信息能够轻易的通过自动监测传输功能呈现在管理人员的眼前,实现了管理者和种植现场的快速连接。同时通过软硬件系统和手机客户端还能够实现自然灾害监测及预警,方便作物生长现场管理,实现高度的信息共享和农业自动化。

  2、物联网智慧农业提高农业生产管理水平

  物联网技术在现代农业中的应用对提高传统农业的生产管理水平效果显著。在农业生产过程中,通过无线智能传感器实现农业生产现场环境参数的实时采集和利用智能物联网监控系统对所采集数据进行实时传送,为农作物生产和温室控制提供了有利的科学依据。智慧农业不仅为作物生长创造了最佳条件,提高了作物产量和质量,而且可以提高水、化肥等作物消耗品的利用率。

  3、物联网智慧农业保障农产品和食品安全

  在农产品和食品运输领域,电子标签、电子条码、无线传感器网络、通信网络和计算机网络等的集成应用,可实现单个或集装农产品和食品的跟踪和可视数字化管理,对农产品从生产现场到仓库、从仓库到餐桌、从生产到销售全过程实行智能监控,可实现农产品和食品的数字化、可视化物流运输和管理,同时也可很大程度提高农产品和食品的品质。