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物聯(lián)網(wǎng)（IOT）技術(shù)的出現(xiàn)，在很大程度上改變我們生活的世界：更高效的工業(yè)生產(chǎn)、汽車(chē)聯(lián)網(wǎng)和智慧城市等都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的最直接現(xiàn)實(shí)體現(xiàn)，但是，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可能會(huì)產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響。

預(yù)計(jì)到2050年，全球人口將達(dá)到96億，甚至更多。因此，為了養(yǎng)活這么多的人口，農(nóng)業(yè)必須擁抱物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才能有出路。特別是，針對(duì)不斷出現(xiàn)的氣候異常變化等挑戰(zhàn)，以及傳統(tǒng)集約化農(nóng)業(yè)帶來(lái)的環(huán)境影響，農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)的需求顯得日益迫切。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)將使種植者和農(nóng)民減少浪費(fèi)，并在一定程度上提高生產(chǎn)力，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的范圍涵蓋了從所用肥料的數(shù)量甚至到農(nóng)用車(chē)輛的行程等各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

那么，問(wèn)題來(lái)了，什么是智慧農(nóng)業(yè)？智慧農(nóng)業(yè)是一種資本和技術(shù)密集型系統(tǒng)，能夠可持續(xù)為人們提供健康安全的農(nóng)產(chǎn)品?，F(xiàn)代ICT（信息和通信技術(shù)）在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，主要有以下幾個(gè)方面：

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，借助各式各樣的傳感器（光照強(qiáng)度、空氣濕度、空氣溫度、土壤濕度等）和灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)化，建立起一個(gè)用于監(jiān)測(cè)作物生產(chǎn)區(qū)域的信息化系統(tǒng)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以從任何地方監(jiān)測(cè)田間條件的變化，與傳統(tǒng)方法相比，基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)是高效、可靠且便捷的。

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用，不僅僅以傳統(tǒng)的大型農(nóng)業(yè)作業(yè)為目標(biāo)，而且還可能成為提升農(nóng)業(yè)中其他日益增長(zhǎng)或普遍趨勢(shì)的新杠桿，如有機(jī)農(nóng)業(yè)、家庭農(nóng)業(yè)等。

就環(huán)境問(wèn)題而言，智慧農(nóng)業(yè)在帶來(lái)巨大的環(huán)境收益的同時(shí)，包括更高為節(jié)約的用水量、更少的農(nóng)資投入和優(yōu)化的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)?，F(xiàn)在，我們來(lái)討論基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)主要應(yīng)用。

1、精準(zhǔn)耕作

也被稱為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，精準(zhǔn)耕作被認(rèn)為是在牲畜飼養(yǎng)和農(nóng)作物種植的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中更加可控和更加準(zhǔn)確的方法，在這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方法中，關(guān)鍵部分是通過(guò)IT技術(shù)和各種傳感器、控制系統(tǒng)、機(jī)器人、自動(dòng)化硬件等去實(shí)現(xiàn)高效和精準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)與控制。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域最核心的應(yīng)用之一，世界各地的許多組織都在利用這一技術(shù)。美國(guó)CropMetrics是一家專注于超現(xiàn)代農(nóng)業(yè)解決方案的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)組織，專注于精確灌溉的管理，其技術(shù)手段包括VRI（可變速率灌溉）優(yōu)化、土壤濕度探測(cè)器、虛擬優(yōu)化器PRO等，其中，VRI（可變速率灌溉）可最大限度地提高農(nóng)田灌溉的水資源利用效率；土壤濕度探測(cè)技術(shù)提供了完整的農(nóng)藝技術(shù)支持，并提出了優(yōu)化水資源利用效率的建議；虛擬優(yōu)化器PRO將各種水資源管理技術(shù)整合到一個(gè)基于云計(jì)算的集中位置，專為農(nóng)業(yè)專家顧問(wèn)和種植者設(shè)計(jì)，通過(guò)復(fù)雜的算法確保灌溉的精確。

2、農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)

隨著時(shí)間的推移，技術(shù)也日新月異，農(nóng)業(yè)無(wú)人機(jī)就是一個(gè)很好的例子。在今天，農(nóng)業(yè)是納入無(wú)人機(jī)作業(yè)的主要行業(yè)之一，無(wú)人機(jī)在農(nóng)業(yè)中的使用方式一般是作物健康評(píng)估、作物監(jiān)測(cè)、農(nóng)藥噴灑、播種以及田地分析等。

使用無(wú)人機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于，通過(guò)集成的GIS地圖完成作物健康成像，易用可靠，節(jié)省時(shí)間和提高效率，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和處理，無(wú)人機(jī)技術(shù)將給傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)帶來(lái)了革命性的改造。

美國(guó)的PrecisionHawk是一個(gè)使用無(wú)人機(jī)用于農(nóng)田成像、測(cè)繪和傳感數(shù)據(jù)采集的組織，這些無(wú)人機(jī)在執(zhí)行飛行任務(wù)中進(jìn)行監(jiān)測(cè)和觀測(cè)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者只需要在電腦上輸入要調(diào)查區(qū)域的有關(guān)參數(shù)，并選擇高度或地面分辨率，就可以得到一份精確的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域圖像和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從無(wú)人機(jī)獲取數(shù)據(jù)中，我們可以獲得有關(guān)植物健康指數(shù)、產(chǎn)量預(yù)測(cè)、植物高度測(cè)量、冠層覆蓋測(cè)繪、野外水分測(cè)繪、探測(cè)報(bào)告、儲(chǔ)存測(cè)量、葉綠素測(cè)量、作物氮含量、排水測(cè)繪、雜草壓力測(cè)繪等等信息。除此以外，無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中會(huì)收集多光譜熱成像數(shù)據(jù)和視覺(jué)圖像，完成任務(wù)之后，會(huì)自動(dòng)降落在起飛的同一位置。

3、畜牧監(jiān)測(cè)

大型畜牧農(nóng)場(chǎng)主可以利用無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集有關(guān)其牛的位置、福祉和健康狀況的數(shù)據(jù)。這些信息有助于他們識(shí)別生病的動(dòng)物，從而將它們與畜群分開(kāi)，從而防止疾病的傳播。

JMB北美公司為牛的養(yǎng)殖者提供奶牛監(jiān)測(cè)解決方案，可以幫助養(yǎng)殖者識(shí)別懷孕和即將分娩的奶牛。有趣的是，母牛在生產(chǎn)的時(shí)候，傳感器在會(huì)在羊水膜破裂時(shí)被排出，同時(shí)會(huì)向養(yǎng)殖者發(fā)送提醒信息。

4、智能溫室

溫室是一種有助于提高蔬菜、水果等作物等產(chǎn)量的方法。溫室可以通過(guò)人工干預(yù)或控制器制來(lái)控制環(huán)境參數(shù)，不可否認(rèn)，由于人工干預(yù)有時(shí)因?yàn)椴患皶r(shí)，或者操作失誤，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的損失、能源損失，也會(huì)提升人工成本，因此這類方法效果并非最優(yōu)選擇。而智能溫室可以在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下進(jìn)行自動(dòng)及智能化運(yùn)行，可以智能地監(jiān)測(cè)以及控制溫室小氣候，無(wú)需手動(dòng)干預(yù)。

為了控制智能溫室中的環(huán)境，考慮到農(nóng)業(yè)的環(huán)境變化較大的原因，會(huì)使用到與工業(yè)中要求不同傳感器。當(dāng)使用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)不同采集及控制點(diǎn)進(jìn)行連接時(shí)，我們可以通過(guò)云服務(wù)器來(lái)遠(yuǎn)程訪問(wèn)系統(tǒng)。在溫室內(nèi)部，云服務(wù)器還啟用數(shù)據(jù)處理并應(yīng)用控制等自動(dòng)化操作，這避免了持續(xù)手動(dòng)的監(jiān)控，這種設(shè)計(jì)以最少的人工干預(yù)為農(nóng)民提供了成本與效益最佳的解決方案。

美國(guó)的Illuminum Greenhouses是從事噴滴灌安裝和溫室農(nóng)業(yè)技術(shù)的組織，它通過(guò)太陽(yáng)能供電的物聯(lián)網(wǎng)傳感器來(lái)建造現(xiàn)代化且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的溫室，通過(guò)這些傳感器，溫室狀態(tài)和作物用水量都可以通過(guò)短信或在線門(mén)戶向種植者進(jìn)行提醒與指導(dǎo)，同時(shí)，配備的自動(dòng)化灌溉也是在這類溫室中進(jìn)行的。分布在溫室中的物聯(lián)網(wǎng)傳感器實(shí)時(shí)提供光照水平、氣壓、濕度和溫度的信息，電腦會(huì)對(duì)采集到的信息進(jìn)行計(jì)算，并可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制執(zhí)行器打開(kāi)窗戶、打開(kāi)補(bǔ)光燈、控制加熱器或開(kāi)啟風(fēng)扇等措施，所有的這些操作指令全部通過(guò)WiFi信號(hào)進(jìn)行傳輸。

因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用使種養(yǎng)殖者能夠高效收集有意義的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)智能技術(shù)來(lái)提高其生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)性。

審核編輯黃昊宇