物聯(lián)網(wǎng)解決方案在農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用解析

在所有物聯(lián)網(wǎng)解決方案中，智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)無(wú)疑會(huì)脫穎而出。作為全球經(jīng)濟(jì)的核心領(lǐng)域之一，農(nóng)業(yè)也擁有最具活力的物聯(lián)網(wǎng)采用率。這個(gè)領(lǐng)域有充分的理由接受創(chuàng)新：到2050年，全球人口預(yù)計(jì)將達(dá)到100億。

鑒于這樣的前景，很難忽略農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的重要性。顯然，那些使用農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的公司將獲得顯著的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

在本文中，我們將仔細(xì)研究現(xiàn)有農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)解決方案的范圍，探索它們?cè)诟鱾€(gè)農(nóng)業(yè)子領(lǐng)域中的好處，并概述采用這些解決方案的大致計(jì)劃。

當(dāng)前的農(nóng)業(yè)挑戰(zhàn)

農(nóng)業(yè)被認(rèn)為是最具資源和勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)之一。農(nóng)民今天面臨的挑戰(zhàn)包括但不限于以下方面：

▲機(jī)械定期維護(hù)

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重依賴(lài)機(jī)械。維護(hù)操作，即使是定期安排，也會(huì)浪費(fèi)時(shí)間并影響預(yù)算。但是，盡管如此，仍無(wú)法消除不可預(yù)測(cè)性因素。一旦機(jī)械意外故障，通常會(huì)導(dǎo)致意外停機(jī)。

▲正確的用水估算

作物生長(zhǎng)需要水，但用水量取決于土壤濕度水平。為了測(cè)量這些水平，農(nóng)民必須到田間進(jìn)行常規(guī)的人工觀測(cè)——或者，他們可以使用智能傳感技術(shù)，這種技術(shù)目前更精確、方便、省時(shí)。

▲消除水資源浪費(fèi)和間接費(fèi)用

未能收集準(zhǔn)確的土壤濕度信息可能會(huì)導(dǎo)致作物缺水或過(guò)度澆水。澆水不足的作物干燥且脆弱，但過(guò)度澆水會(huì)造成水資源浪費(fèi)，并且會(huì)導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的費(fèi)用。

▲估算正確的種植時(shí)間

每種作物都有自己的最佳種植時(shí)間，具體取決于一系列環(huán)境因素。然而，如果沒(méi)有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，通常很難正確估計(jì)該時(shí)間。

▲測(cè)量土壤溫度和濕度

土壤溫度和濕度水平是農(nóng)民需要收集的關(guān)鍵指標(biāo)，以評(píng)估作物狀況并采取適當(dāng)行動(dòng)。不幸的是，如果沒(méi)有物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通常無(wú)法正確測(cè)量它們。

▲害蟲(chóng)防治

成功的害蟲(chóng)控制包括檢測(cè)害蟲(chóng)、它們的位置、活動(dòng)和行為模式，而這是農(nóng)民必須面對(duì)的另一個(gè)挑戰(zhàn)。如果沒(méi)有基于物聯(lián)網(wǎng)的害蟲(chóng)防治系統(tǒng)，這一挑戰(zhàn)很難應(yīng)對(duì)。

智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)解決方案

據(jù)IBM預(yù)測(cè)，到2050年底，物聯(lián)網(wǎng)的使用將使農(nóng)民的生產(chǎn)效率提高70%，因此，總的來(lái)說(shuō)，未來(lái)看起來(lái)是樂(lè)觀的。不管怎樣，物聯(lián)網(wǎng)在緩解農(nóng)民經(jīng)常面臨的痛苦方面可以提供很多幫助。

科技農(nóng)業(yè)是一個(gè)蓬勃發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，并且到今天為止，一系列廣泛的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)使農(nóng)民能夠應(yīng)對(duì)日常挑戰(zhàn)。種植、澆水、作物收獲和病蟲(chóng)害防治——農(nóng)田監(jiān)測(cè)收集了一系列農(nóng)民可以有效管理這些任務(wù)的指標(biāo)。

以下是智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)解決方案的一些示例以及它們的工作原理。

▲土壤狀況監(jiān)測(cè)

土壤狀況是幫助農(nóng)民決定最佳播種時(shí)間和作物收成時(shí)間的重要指標(biāo)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器進(jìn)行土壤狀況監(jiān)測(cè)，農(nóng)民可以立即收到有關(guān)土壤水分和鹽分警報(bào)。其他指標(biāo)包括土壤溫度和空氣溫度：正確估計(jì)它們可以使農(nóng)民規(guī)劃澆水時(shí)間，并知道何時(shí)會(huì)出現(xiàn)蟲(chóng)害。

土壤狀況監(jiān)測(cè)需要硬件和軟件系統(tǒng)的結(jié)合，來(lái)實(shí)時(shí)運(yùn)行，并提醒用戶(hù)任何重大變化。

這種解決方案的一個(gè)例子是CRoPx，一個(gè)用于農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的科技農(nóng)業(yè)平臺(tái)。它使用智慧農(nóng)業(yè)傳感器收集數(shù)據(jù)，并使用云基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，以可讀格式將數(shù)據(jù)傳送到用戶(hù)的計(jì)算機(jī)或智能手機(jī)上。

▲氣象監(jiān)測(cè)

農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)是物聯(lián)網(wǎng)最常用的應(yīng)用領(lǐng)域之一。在農(nóng)作物種植中，產(chǎn)量很大程度上依賴(lài)于環(huán)境，而環(huán)境本身是不穩(wěn)定的。位于野外的天氣監(jiān)測(cè)解決方案（例如氣象站使用的解決方案）可以提醒農(nóng)民不斷變化的天氣狀況——溫度、降水、濕度、太陽(yáng)輻射和風(fēng)速。

像Pycno、allMETEO和Smart Element這樣的天氣監(jiān)測(cè)平臺(tái)是生動(dòng)的例子，展示了智能傳感技術(shù)是如何幫助將有效的天氣通知發(fā)送到農(nóng)民的筆記本電腦和智能手機(jī)上，使他們能夠立即采取行動(dòng)。

▲溫室自動(dòng)化系統(tǒng)

脆弱而敏感的溫室生態(tài)系統(tǒng)需要持續(xù)的維護(hù)和控制。Growlink、Farmapp和GreenIQ等溫室自動(dòng)化智慧農(nóng)業(yè)解決方案展示了遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。它們有助于維持最佳的小氣候條件，并管理照明、濕度、二氧化碳和溫度水平。即時(shí)警報(bào)和增加的管理能力最大限度地提高了溫室種植的效率。

▲作物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

隨著作物的生長(zhǎng)和成熟，可能會(huì)出現(xiàn)許多問(wèn)題：生病、蟲(chóng)害或不利的環(huán)境條件可能會(huì)在農(nóng)民注意到之前造成無(wú)法挽回的傷害。（來(lái)源物聯(lián)之家網(wǎng)）智能傳感技術(shù)應(yīng)用于作物監(jiān)測(cè)，可以收集農(nóng)作物狀態(tài)的指標(biāo)（溫度、濕度、健康），并在出現(xiàn)任何問(wèn)題時(shí)使農(nóng)民能夠及時(shí)采取措施。

此外，Semios和rable等系統(tǒng)有助于檢測(cè)作物何時(shí)成熟，使農(nóng)民能夠規(guī)劃準(zhǔn)確的收獲時(shí)間。

▲數(shù)字蟲(chóng)害管理

病蟲(chóng)害是農(nóng)民經(jīng)常面臨的一些痛苦。知道蟲(chóng)害何時(shí)到達(dá)可能是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，但如果不經(jīng)常去田間，也無(wú)法確定它們的活動(dòng)和位置。智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以解決這些問(wèn)題。此外，它們還幫助分配每種情況下消除蟲(chóng)害所需的確切農(nóng)藥數(shù)量。

諸如Strider之類(lèi)的物聯(lián)網(wǎng)蟲(chóng)害檢測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)昆蟲(chóng)進(jìn)行計(jì)數(shù)，并使用昆蟲(chóng)攝影頭和直接放置在田間的農(nóng)作物蟲(chóng)害檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)確定其位置。像Fieldin和DTN這樣的農(nóng)業(yè)科技公司為基于物聯(lián)網(wǎng)的蟲(chóng)害控制提供了類(lèi)似的解決方案。

▲牲畜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

除了作物和天氣監(jiān)測(cè)之外，農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)解決方案也在畜牧業(yè)中得到了更廣泛的應(yīng)用。通過(guò)將先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)硬件（例如基于智能傳感技術(shù)的可穿戴設(shè)備）與最新的物聯(lián)網(wǎng)軟件相結(jié)合，使Cowlar等農(nóng)業(yè)技術(shù)解決方案可幫助保護(hù)牲畜。

SCR是另一家專(zhuān)門(mén)從事農(nóng)業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的公司，它使用奶牛頸圈來(lái)跟蹤奶牛的健康狀況、位置和活動(dòng)。農(nóng)業(yè)遙感技術(shù)與先進(jìn)的分析軟件相結(jié)合，可提供關(guān)于奶牛營(yíng)養(yǎng)和整個(gè)牛群健康的見(jiàn)解。

▲端到端農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)

從溫室到牧場(chǎng)，整個(gè)農(nóng)場(chǎng)區(qū)域都可以容納智慧農(nóng)業(yè)傳感器，這些傳感器充當(dāng)重要數(shù)據(jù)的收集點(diǎn)，以構(gòu)建功能強(qiáng)大、涵蓋面廣的農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)。當(dāng)然，此類(lèi)系統(tǒng)應(yīng)利用高級(jí)數(shù)據(jù)分析軟件，并與會(huì)計(jì)和采購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)縫集成，以提供見(jiàn)解并充分展示其分析潛力。

Cropio和Farmlogs是基于物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)為遠(yuǎn)程農(nóng)場(chǎng)管理提供端到端農(nóng)業(yè)技術(shù)解決方案的公司。

在農(nóng)業(yè)中使用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)解決方案的好處

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)解決方案的使用有以下原因：

▲生產(chǎn)力最大化

利用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行農(nóng)業(yè)作物監(jiān)測(cè)，并及時(shí)采取措施消除常見(jiàn)威脅，可提高作物產(chǎn)量。在畜牧業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)的使用也有助于最大限度地提高生產(chǎn)力。

▲提高質(zhì)量

物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有助于維持最佳條件，以確保更好的作物質(zhì)量。例如，農(nóng)業(yè)中的天氣監(jiān)測(cè)有助于估算種植高質(zhì)量作物所需的水、化肥和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的準(zhǔn)確供應(yīng)。（來(lái)源物聯(lián)之家）與其他產(chǎn)品相比，使用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)種植的農(nóng)產(chǎn)品也更符合市場(chǎng)規(guī)范。

▲減少對(duì)農(nóng)藥的需求

農(nóng)藥不僅有毒，而且還涉及費(fèi)用。智能蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)大大減少了對(duì)農(nóng)藥的需求、所涉及的費(fèi)用以及化學(xué)品對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康的影響。

▲可預(yù)測(cè)性和控制

在實(shí)時(shí)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的驅(qū)動(dòng)下，數(shù)據(jù)分析可以預(yù)測(cè)最佳收獲時(shí)間，并確保供應(yīng)合同的安全性。隨著時(shí)間推移，農(nóng)民對(duì)市場(chǎng)的控制有助于使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程更易于管理。

▲更高的銷(xiāo)售價(jià)格

顯然，使用最新農(nóng)業(yè)技術(shù)種植的更綠色、更健康的產(chǎn)品將具有更高的銷(xiāo)售價(jià)格，并最終帶來(lái)更多的收入。

▲未來(lái)預(yù)測(cè)

通過(guò)收集和處理智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，農(nóng)民可以預(yù)測(cè)土壤和環(huán)境的未來(lái)狀態(tài)，并規(guī)劃明年的作物。因此，預(yù)測(cè)分析使他們能夠做出經(jīng)過(guò)計(jì)算的農(nóng)場(chǎng)管理決策，并為未來(lái)幾年做計(jì)劃。

開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)解決方案的第一步

不是所有現(xiàn)成的智慧農(nóng)業(yè)解決方案都能滿(mǎn)足您的個(gè)人需求。有時(shí)，必須為每個(gè)特定農(nóng)場(chǎng)定制一個(gè)最優(yōu)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。那么，開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)科技解決方案的最佳方法是什么？

從認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)的重要性，到實(shí)施智慧農(nóng)業(yè)解決方案將包括以下五個(gè)步驟：

1、定義您的目標(biāo)

每個(gè)農(nóng)場(chǎng)都有需要監(jiān)測(cè)的敏感區(qū)域：如果您生活在極度干燥的氣候中，土壤濕度監(jiān)測(cè)可能是您的首要目標(biāo)。您想要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵目標(biāo)最終將決定一切——從傳感器結(jié)構(gòu)到物聯(lián)網(wǎng)解決方案的軟件架構(gòu)。

2、確定數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

智慧農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)就是從數(shù)據(jù)中收集見(jiàn)解，但是您在現(xiàn)場(chǎng)收集的數(shù)據(jù)必須傳輸?shù)教幚韱卧?。?shù)據(jù)傳輸技術(shù)的選擇取決于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木嚯x。

例如，如果只有大約10米，則可以通過(guò)藍(lán)牙完美傳輸數(shù)據(jù)。如果距離為幾公里，則使用低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）可能更合適。

3、確定關(guān)鍵電源

數(shù)據(jù)傳輸距離也很重要，因?yàn)樗苯佑绊懙轿锫?lián)網(wǎng)傳感器的電池壽命。您可以通過(guò)調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率或傳輸更少的數(shù)據(jù)量來(lái)管理功耗。無(wú)論如何，功耗和電源都需要初步估計(jì)。

4、估計(jì)數(shù)據(jù)收集的頻率

功耗和傳感器壽命也將取決于數(shù)據(jù)收集的頻率。為了實(shí)現(xiàn)價(jià)值，您需要多長(zhǎng)時(shí)間收集一次數(shù)據(jù)？

5、考慮傳感器的安裝細(xì)節(jié)

傳感器的安裝可能需要復(fù)雜的操作，或者由于其位置而相對(duì)簡(jiǎn)單。這是您必須與物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供商討論的另一個(gè)重要方面。

基于物聯(lián)網(wǎng)的先進(jìn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)降低了成本，最大限度地提高了效率，幫助農(nóng)民做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策，并最終推動(dòng)作物和畜牧業(yè)實(shí)踐達(dá)到更高的道德和專(zhuān)業(yè)水平。盡管實(shí)施智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要時(shí)間和投資，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，這通常是值得的。
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