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如何利用IoT餵養全球77億人口？

• 2019年7月24日
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• Kristoffer Rist Skøien，Nordic Semiconductor資深研發工程師

本文將討論如何使用物聯網來協助解決地球上新出現的問題之一：生產足夠的食物來養活每個人，同時還要盡可能地節省資源。

種植足夠的農作物來養活地球上呈爆炸性成長的人口，是一個日益緊迫的挑戰。食物生產過程中會消耗大量的資源，例如水和肥料；那麼，物聯網(IoT)如何在農業解決方案中發揮作用呢？

筆者在之前的一篇文章探討過物聯網開發人員協助農友管理牲畜的市場機會，本文將討論如何使用物聯網來協助解決地球上新出現的問題之一：生產足夠的食物來養活每個人，同時還要盡可能地節省資源。

最新的估計指出，全球人口為77億人，並且每年將會增加8,200萬人。由於種植農作物的空間有限，如何養活世界人口將會成為前所未有的艱鉅挑戰。

物聯網如何協助農業生產

透過針對當地條件進行本地化回應來最佳化農業運作的概念並不是什麼新奇的概念，精準農業(precision agriculture，PA)或特定地點農作物管理(site specific crop management，SSCM)等的想法已經在市面上流傳一段時間了。隨著解決方案變得更加智慧化並且價格隨著時間的推移而降低，這些使能技術(enabling technology)可以協助實現PA應用。

使用智慧感測器收集的資料，使得人們在追蹤農友的業務運作狀況時，可以掌握到比以更多的細節。而提供針對有關特定地點的天氣條件、土壤濕度、土壤酸度、作物生長進度和其他生產力指標等資料的意見分析，可以為農友提供真正的價值。

智慧設備可以協助進行成本管理，減少浪費和實現自動化，從而實現更高效率、建立更有生產力的農業業務。實施更高的作物品質標準並且加強控制產量問題，意味著這樣的系統可以改善任何以農業為基礎的企業的長期運營狀況。

現在，讓我們更詳細地瞭解一下這些市場機會。

本地土壤監測

想像一下，有一款價格適中的低成本感測器能夠測量土壤和當地的天氣參數。這款產品的設計應當堅固耐用，並且採用太陽能驅動，從而將維護工作保持在最低限度。

這樣的多感測器設備可以在全天中定時向中央伺服器傳送資料。之後，農友可以查看他的莊稼地圖，地圖上會將土壤濕度低的區域和出現酸度問題的區域突顯出來。這樣的解決方案有助於以更好的方式使用水和肥料，因為只要把水澆在所需的區域，而肥料也是只要施做在所需的區域。

不難想像，在未來幾年間這類方案可與自動駕駛車輛技術相結合。因此，農友只在需要的地點和時間進行澆水、施肥或噴灑殺蟲劑。如今，我們已經擁有感測器和自動駕駛車輛，未來面臨的主要挑戰是技術、資料聚合和分析三者的結合。

一旦互通性獲得改善並且開發出一站式解決方案，我們就可看到這類智慧農業系統會被廣泛使用。

更大規模的作物管理

來自感測器mesh網路的資料不僅可協助農場的日常管理，還可以在更大的空間和時間背景下提供效益。

隨著時間的推移，土壤和天氣資料以及從中發現的長期趨勢將可提供非常有價值的資訊，協助農友確定出現問題的區域。這些生產力不佳的區域可以憑藉種植更適合當地特定條件的其他作物而加以重新利用。

作物管理的整體目標是提高產量。監測各個區域的作物生長和天氣情況可協助農友瞭解隨著時間推移發生的趨勢和異常情況，否則他們無法瞭解到這些情況。

即時資料的呈現為農友提供了新的工具，可在早期階段採取糾正措施。這將具有將歉收年變成達平均收成水準的潛力，或者將平均收成水準提升變成豐收年。因此，隨著時間的推移，農友可以實現更具持續性與預測性的業務運作。 智慧農業的市場商機

這個市場仍在持續地發展之中，而對其發展潛力是無庸置疑的。BI Intelligence預測到2020年將有7,500萬台連網農業設備，年成長率為20%。到2025年，整體的市場規模將會成長到153億美元，是2016年市場規模的三倍。
許多現有的智慧農業設備是專有的，因而將農友限制在特定的企業生態系統中。如果這家公司破產或改變政策，農友可能就會蒙受巨大的損失。

在這個領域中，我們將會看到標準化程度提高、互通性增強以及新穎的產品上市。這將使得精準農業技術獲得更廣泛的採用，從而憑藉更有效的生產運作提高農作物的產量，同時還降低成本和對環境的影響。

資料來源：https://www.eettaiwan.com/…/20190724NT71-Feeding-the-World-…

美國：農業物聯網將引領下一個農業時代

2014年12月12日 Miya

在美國，越來越多的公司使用物聯網技術將智能和傳感“植入”產品，使得普通的設備有能力感知、學習並與環境互動，這些設備有的還參與到了“機對機”的交流。農業物聯網讓美國農業在應對自然災害、病蟲害、畜禽疾病等方面表現優異，其提高產量、增加產出效率的效果十分明顯。

物聯網在農業中的應用範圍和成效

“物聯網”的概念讓互聯網不僅專為方便人類利用電腦在全球網絡上進行交流，它也成為一個平台讓設備與它們周圍的世界進行電子交流。數據在設備間傳送，為實現不同目的被共享和重複使用，形成一個充滿信息的世界。

美國華盛頓無黨派智庫信息技術創新基金會高級分析師丹尼爾·卡斯特羅對記者說，在全球範圍內，美國在利用物聯網科技促進智能、精準農業上處於領導地位。就覆蓋主體而言，美國農業軟件公司OnFarm創始人和首席執行官蘭斯·多尼(Lance Donny)表示，美國大農場採用物聯網設備的數量相對更多。研究顯示，美國大農場對技術的採用率高達80%。而對於小農場而言，由於設備的安裝和維護成本高，它們使用物聯網設備的數量相對更少。

農業物聯網利用數據分析來根據需要自定義操作，以便根據不同土壤輸入成分將農業產出最大化，並通過監控所有過程(比如灌溉用水)來減少浪費。溫度、空氣濕度、光線強度和土壤濕度可以通過不同傳感器檢測並連接到一個系統，在必要時觸發警報，或者自動啟動澆水或通風等操作。這套技術可以應用於灌溉、糧倉、捕蟲等方面。

比如智能灌溉，可以通過無線傳感器網絡收集土壤成分數據及其他環境要素來減少水的浪費。這種系統可以分析收集數據、根據需求有選擇地給不同地塊澆水，可用於各種商業範圍，如農場、葡萄園等。

農民也可以利用物聯網技術動態和精確地掌握農作物病蟲害、畜禽疾病等信息，及時採取應對措施，這樣可以節省時間和資金，還可以將農藥使用最小化。

很多農業機械裝有傳感設備，方便農民獲取信息和進行決策。比如，播種設備和GPS控制相連可以防止重疊播種的浪費。還有約翰·迪爾拖拉機公司(John Deere)推出的一款乾草打包機，可以感受濕度並自動向拖拉機傳輸信號指揮打包機運動的快慢。

物聯網技術還可以用於糧倉的自動化管理。SmartBob是一個可以電子測量並報告糧倉或其他食品儲存容器內成分水平的儀器，農民可以使用它遠程管理玉米、種子等散裝貨物庫存。CheckItOut可以讓農民在線監控糧倉溫度，如果溫度升至超過可接受的範圍，農民將接受到警報提示。

此外，為保證食品安全，物聯網數據驅動的解決方案可以讓消費者跟踪並監控農產品從農場到餐桌的全過程。可持續農業實踐活動不僅幫助滿足直接社會需求，同時還保護了土地及其他自然資源，造福下一代人。

成本與標準是攻關重點

多尼說，美國農業部的環境質量激勵計劃(EQIP)中有部分資金支持保持土壤水分的設備，這些設備中大部分是連接設備。不過，這項計劃只有很少一部分資金支持這些設備。“我不了解任何其他的支持物聯網技術應用於農業的計劃。”談到物聯網在美國農業中的普及率，卡斯特羅說:“成本仍然是個問題。這項技術還需要產生收益來自我維持。”

據多尼介紹，傳感器的成本一般在50到1500美元之間。傳感器的準確度和分辨率越高，其成本越高。並且大部分傳感器自身無法實現數據交流，需要再花一筆錢購置登記器或發射器，這個成本大多在幾百到一千多美元。再者，生產者一般無法自己安裝和維護傳感器和發射器，這又需要一筆錢。而遙感技術的成本和覆蓋範圍也成問題。目前大多數設備的連接是通過無線、衛星(900兆赫茲或2.4千赫茲)。使用無線和衛星傳播的成本可能很高，因為設備密度要增加，並且很多農場無線覆蓋區域有限。此外，900兆赫茲和2.4千赫茲的帶寬對一些作物不太適用，因為作物冠層高度限制了發射器和接受器之間的跨距。

與此同時，數據標準化有待加強。如果沒有統一標準，物聯網技術就失去了價值，這也正是數據的價值。“目前農業數據沒有標準，儘管有一些組織正在解決這個問題。”多尼表示，但要確定任何標準，需要行業達成共識，這可能需要幾年時間。現在的農業數據非常混亂，形成一個統一的標準需要時間。目前AgGateway和OADA正在研究農業數據標準化問題。AgGateway是一家非盈利性的商業聯合組織，致力於推進電子商務在農業領域的發展和推動信息和通信技術在農業的使用。OADA是一個幫助農民全面、安全獲取數據的開放式項目。美國農業與生化工程師協會(ASABE)也在支持這項建立農業數據標準的工作。

卡斯特羅說，長期來看，從事農業物聯網的公司需要的是可以相互識別的可操作標準，這樣不同設備才能在一起工作，否則不同設備傳回的信息格式不能兼容。

未來發展:致力於以更少的資源產出更多的作物

談到農業物聯網的未來，多尼說，總體而言，他對物聯網技術非常樂觀。這不一定是對設備方面的樂觀，而是對數據價值非常樂觀。物聯網技術的真正價值是將數據從每個設備上提取出來並加以分析。如果將數據從一個農場的五個層級(土壤、作物、設備、人和圖像)抽取出來並進行分析，就能進行預測和建議，從而達到降低農場內在風險(比如天氣波動)、幫助農民增加產量及最大程度提高水、肥料、勞動力和化學試劑利用效率的目的。

多尼介紹，有預測顯示未來幾年連接設備的增長會加速。預計到2020年，美國平均每個農場將擁有50台連接設備。

另據一些業內人士分析，傳感器的功能將隨著時間推移越來越強大，將來會在定制化的天氣和環境數據上有更多突破。傳感器和無線通訊設備的成本正在下降，也會推動很多新的物聯網農業應用的出現，比如作物營養管理、通過網絡控制的無人機等。

此外值得關注的是，美國種業巨頭孟山都公司2013年10月份宣布，斥資約9.3億美元現金收購保險公司Climate。孟山都希望應用該公司的數據分析來創造“下一個農業時代”。孟山都的這項舉動證實了將大數據應用於農業的巨大商業趨勢。通過使用多年來建立的天氣數據，Climate提供的保險政策覆蓋藍莓、牛油果等美國聯邦政府保險項目不覆蓋的作物。孟山都首席執行官休·格蘭特認為，這樣的服務遠遠超出了保險，讓資源得到更好分配的作用，並強調稱“當農民可以用更少的資源產出更多作物時，每個人都會受益。”

多尼接受記者採訪時表示，物聯網技術在農業領域的應用，不僅需要早期採用者的引領，還需要對技術設備進行投資，以便降低使用物聯網技術的成本、增加使用該技術的可靠度，從而使該技術的大面積應用成為可能。

資料來源：http://www.iwumeiti.com/?p=867

“物聯網”幫農戶種“聰明的草莓”

2013年12月15日 14:16:52 來源： 舟山日報

　　今年8月，浙江省舟山市首個農業“物聯網”基地在岑港街道裏釣島開展試驗示范。該項目由舟山喜來島農業開發有限公司（以下簡稱“喜來島”）承 擔，浙江省農業科學院提供技術支持，總投資40萬元，計劃利用一年時間建設基于物聯網技術的智能化草莓基地100畝。目前，首批20畝基地已完成升級改 造，相關技術設備陸續安裝並進入了模擬階段。

　　草莓有了“健康醫生”

　　12月6日上午8時許，“喜來島”總經理夏永年像往常一樣，走進他裏釣島的“物聯網”基地辦公室，進門第一件事就是打開電腦，看看監控視頻中自家草莓的長勢如何。

　　“這顆草莓上有一個黑點，可能是病蟲在叮咬。”他一邊招呼記者坐下，一邊放大圖像診斷了起來。經鑒別，原是一顆鳥糞掉在了上面。于是夏永年致電基地管理人員,要他進入大棚做好清除工作。

　　待“視頻巡視”完畢，夏永年又來到另一個房間，打開墻上的電子顯示屏，有關草莓生長環境的歷史和即時數字信息在上面一目了然。

　 　“這些都是係統自動採集分析的溫、光、水、肥等信息，結合視頻監控，能知曉草莓在什麼環境下生長得最好。 ”夏永年帶記者參觀了應用“物聯網”技術的草莓大棚。該大棚佔地20畝，從外觀上看與普通溫室大棚差別不大，但內部卻是暗藏“玄機”，最明顯的區別就是安 裝了一個可旋轉監控視頻攝像機、兩套傳感器、數排微噴頭和自動卷膜機。

　　據介紹，攝像機能全程監控記錄草莓的生長狀況和果實的成熟度，通過遠程數據傳輸，幫助農戶及時就病蟲害採取幹預措施；傳感器則負責採集並傳輸農情信息，幫助係統結合草莓長勢做出即時智能化決策（如開啟微噴頭和自動卷膜機，進行自動噴灌、通風等）。

　　“近期，還將陸續安裝一些配套係統，待整個‘物聯網’運行起來後，草莓生長過程中發生的任何問題，係統都會及時發短信通知管理人員，以便管理人員進一步發出遠程控制指令。 ”夏永年說。

　　據了解，與傳統種植技術相比，農業“物聯網”技術的應用，預計可提高草莓產量5%～10%，每畝增加效益1500元左右。

　　從靠經驗種地到智能化管理

　　“老一輩農民種地靠的是經驗，但經驗終究無法復制，新一代農民要靠什麼來種地？如今氣候變化異常，傳統意義上的農業管理模式，是否跟得上氣候變化的速度？ ”夏永年一直在思考這樣兩個問題，這也是他在草莓種植中引入“物聯網”的初衷。

　 　他告訴記者，自己做“物聯網”的目的，是建立草莓種植信息綜合數據庫，“把每年草莓生長過程中的空氣溫濕度、光照強度、土壤濕度和CO2濃度等數據收集 起來，進入到一個數據庫，將來就能對比歷年數值曲線，找到最適合草莓生長的環境條件，最終形成一個種植標準。有了這個標準以後，便能依葫蘆畫瓢，為草莓生 長創造最佳條件，實現精準化種植。 ”

　　他舉例說，“比如今天是霧霾天，沒有陽光，草莓生長就需要補光，但補多少？係統會自動根據標準 執行，給出最佳解決方案。 ”“也就是說，你只要有種植標準，並把數據輸入係統，草莓種下去，係統就會代為管理、種植。”他說，物聯網技術的出現，突破了傳統農業種植中因工人素質差 異和人力成本逐年增加帶來的制約，給農業的智能化、自動化控制提供了良好的升級渠道。

　　據了解，未來，該係統還可對草莓的生產、運輸、 交易、消費等重要環節進行跟蹤監控。“通過電子標簽、二維碼等信息技術手段，實現草莓整個生命周期的溯源，如查詢草莓是誰種的，何時發芽，何時結果，何時 採摘，何時運到市場上售賣，有沒有打農藥等。 ”夏永年說，隨著“物聯網”技術研究的深入，農業生產將越來越“智慧”，老百姓更能吃得放心，農戶也賺得開心。（作者：汪超群）

資料來源：http://big5.xinhuanet.com/…/news.xinhuanet.com/info/2013-12…