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  物联网(IOT)技术的出现,在很大程度上改变我们生活的世界:更高效的工业生产、汽车联网和智慧城市等都是物联网技术的最直接现实体现,但是,物联网技术在农业中的应用可能会产生更为深远的影响。

  预计到2050年,全球人口将达到96亿,甚至更多。因此,为了养活这么多的人口,农业必须拥抱物联网技术才能有出路。特别是,针对不断出现的气候异常变化等挑战,以及传统集约化农业带来的环境影响,农业高效生产的需求显得日益迫切。

  基于物联网技术的智慧农业将使种植者和农民减少浪费,并在一定程度上提高生产力,物联网技术应用的范围涵盖了从所用肥料的数量甚至到农用车辆的行程等各个节点。

  那么,问题来了,什么是智慧农业?智慧农业是一种资本和技术密集型系统,能够可持续为人们提供健康安全的农产品。现代ICT(信息和通信技术)在农业中的应用,主要有以下几个方面:

  在基于物联网技术的智慧农业系统中,借助各式各样的传感器(光照强度、空气湿度、空气温度、土壤湿度等)和灌溉系统的自动化,建立起一个用于监测作物生产区域的信息化系统。农业生产者可以从任何地方监测田间条件的变化,与传统方法相比,基于物联网的智慧农业是高效、可靠且便捷的。

  基于物联网的智慧农业的应用,不仅仅以传统的大型农业作业为目标,而且还可能成为提升农业中其他日益增长或普遍趋势的新杠杆,如有机农业、家庭农业等。

  就环境问题而言,智慧农业在带来巨大的环境收益的同时,包括更高为节约的用水量、更少的农资投入和优化的农业植保作业。现在,我们来讨论基于物联网技术的智慧农业主要应用。

  也被称为精准农业,精准耕作被认为是在牲畜饲养和农作物种植的农业生产实践中更加可控和更加准确的方法,在这种农业生产管理方法中,关键部分是通过IT技术和各种传感器、控制系统、机器人、自动化硬件等去实现高效和精准的监测与控制。

  精准农业是物联网技术在农业领域最核心的应用之一,世界各地的许多组织都在利用这一技术。美国CropMetrics是一家专注于超现代农业解决方案的精准农业组织,专注于精确灌溉的管理,其技术手段包括VRI(可变速率灌溉)优化、土壤湿度探测器、虚拟优化器PRO等,其中,VRI(可变速率灌溉)可最大限度地提高农田灌溉的水资源利用效率;土壤湿度探测技术提供了完整的农艺技术支持,并提出了优化水资源利用效率的建议;虚拟优化器PRO将各种水资源管理技术整合到一个基于云计算的集中位置,专为农业专家顾问和种植者设计,通过复杂的算法确保灌溉的精确。

  随着时间的推移,技术也日新月异,农业无人机就是一个很好的例子。在今天,农业是纳入无人机作业的主要行业之一,无人机在农业中的使用方式一般是作物健康评估、作物监测、农药喷洒、播种以及田地分析等。

  使用无人机的优势在于,通过集成的GIS地图完成作物健康成像,易用可靠,节省时间和提高效率,通过实时数据采集和处理,无人机技术将给传统农业带来了革命性的改造。

  美国的PrecisionHawk是一个使用无人机用于农田成像、测绘和传感数据采集的组织,这些无人机在执行飞行任务中进行监测和观测,农业生产者只需要在电脑上输入要调查区域的有关参数,并选择高度或地面分辨率,就可以得到一份精确的农业生产区域图像和监测数据。从无人机获取数据中,我们可以获得有关植物健康指数、产量预测、植物高度测量、冠层覆盖测绘、野外水分测绘、探测报告、储存测量、叶绿素测量、作物氮含量、排水测绘、杂草压力测绘等等信息。除此以外,无人机在飞行过程中会收集多光谱热成像数据和视觉图像,完成任务之后,会自动降落在起飞的同一位置。

  大型畜牧农场主可以利用无线物联网技术收集有关其牛的位置、福祉和健康状况的数据。这些信息有助于他们识别生病的动物,从而将它们与畜群分开,从而防止疾病的传播。

  JMB北美公司为牛的养殖者提供奶牛监测解决方案,可以帮助养殖者识别怀孕和即将分娩的奶牛。有趣的是,母牛在生产的时候,传感器在会在羊水膜破裂时被排出,同时会向养殖者发送提醒信息。

  温室是一种有助于提高蔬菜、水果等作物等产量的方法。温室可以通过人工干预或控制器制来控制环境参数,不可否认,由于人工干预有时因为不及时,或者操作失误,会导致生产的损失、能源损失,也会提升人工成本,因此这类方法效果并非最优选择。而智能温室可以在物联网技术的帮助下进行自动及智能化运行,可以智能地监测以及控制温室小气候,无需手动干预。

  为了控制智能温室中的环境,考虑到农业的环境变化较大的原因,会使用到与工业中要求不同传感器。当使用物联网对不同采集及控制点进行连接时,我们可以通过云服务器来远程访问系统。在温室内部,云服务器还启用数据处理并应用控制等自动化操作,这避免了持续手动的监控,这种设计以最少的人工干预为农民提供了成本与效益最佳的解决方案。

  美国的Illuminum Greenhouses是从事喷滴灌安装和温室农业技术的组织,它通过太阳能供电的物联网传感器来建造现代化且经济实惠的温室,通过这些传感器,温室状态和作物用水量都可以通过短信或在线门户向种植者进行提醒与指导,同时,配备的自动化灌溉也是在这类温室中进行的。分布在温室中的物联网传感器实时提供光照水平、气压、湿度和温度的信息,电脑会对采集到的信息进行计算,并可实现自动控制执行器打开窗户、打开补光灯、控制加热器或开启风扇等措施,所有的这些操作指令全部通过WiFi信号进行传输。

  因此,农业物联网的应用使种养殖者能够高效收集有意义的生产数据,通过智能技术来提高其生产的竞争力和可持续性。

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