物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用范圍和成效

“物聯(lián)網(wǎng)”的概念讓互聯(lián)網(wǎng)不僅專為方便人類利用電腦在全球網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行交流，它也成為一個(gè)平臺(tái)讓設(shè)備與它們周圍的世界進(jìn)行電子交流。數(shù)據(jù)在設(shè)備間傳送，為實(shí)現(xiàn)不同目的被共享和重復(fù)使用，形成一個(gè)充滿信息的世界。

美國(guó)華盛頓無黨派智庫(kù)信息技術(shù)創(chuàng)新基金會(huì)高級(jí)分析師丹尼爾·卡斯特羅對(duì)記者說，在全球范圍內(nèi)，美國(guó)在利用物聯(lián)網(wǎng)科技促進(jìn)智能、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)上處于領(lǐng)導(dǎo)地位。就覆蓋主體而言，美國(guó)農(nóng)業(yè)軟件公司OnFarm創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官蘭斯·多尼(Lance Donny)表示，美國(guó)大農(nóng)場(chǎng)采用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量相對(duì)更多。研究顯示，美國(guó)大農(nóng)場(chǎng)對(duì)技術(shù)的采用率高達(dá)80%。而對(duì)于小農(nóng)場(chǎng)而言，由于設(shè)備的安裝和維護(hù)成本高，它們使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量相對(duì)更少。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)利用數(shù)據(jù)分析來根據(jù)需要自定義操作，以便根據(jù)不同土壤輸入成分將農(nóng)業(yè)產(chǎn)出最大化，并通過監(jiān)控所有過程(比如灌溉用水)來減少浪費(fèi)。溫度、空氣濕度、光線強(qiáng)度和土壤濕度可以通過不同傳感器檢測(cè)并連接到一個(gè)系統(tǒng)，在必要時(shí)觸發(fā)警報(bào)，或者自動(dòng)啟動(dòng)澆水或通風(fēng)等操作。這套技術(shù)可以應(yīng)用于灌溉、糧倉(cāng)、捕蟲等方面。

比如智能灌溉，可以通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)收集土壤成分?jǐn)?shù)據(jù)及其他環(huán)境要素來減少水的浪費(fèi)。這種系統(tǒng)可以分析收集數(shù)據(jù)、根據(jù)需求有選擇地給不同地塊澆水，可用于各種商業(yè)范圍，如農(nóng)場(chǎng)、葡萄園等。

農(nóng)民也可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)動(dòng)態(tài)和精確地掌握農(nóng)作物病蟲害、畜禽疾病等信息，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，這樣可以節(jié)省時(shí)間和資金，還可以將農(nóng)藥使用最小化。

很多農(nóng)業(yè)機(jī)械裝有傳感設(shè)備，方便農(nóng)民獲取信息和進(jìn)行決策。比如，播種設(shè)備和GPS控制相連可以防止重疊播種的浪費(fèi)。還有約翰·迪爾拖拉機(jī)公司(John Deere)推出的一款干草打包機(jī)，可以感受濕度并自動(dòng)向拖拉機(jī)傳輸信號(hào)指揮打包機(jī)運(yùn)動(dòng)的快慢。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還可以用于糧倉(cāng)的自動(dòng)化管理。SmartBob是一個(gè)可以電子測(cè)量并報(bào)告糧倉(cāng)或其他食品儲(chǔ)存容器內(nèi)成分水平的儀器，農(nóng)民可以使用它遠(yuǎn)程管理玉米、種子等散裝貨物庫(kù)存。CheckItOut可以讓農(nóng)民在線監(jiān)控糧倉(cāng)溫度，如果溫度升至超過可接受的范圍，農(nóng)民將接受到警報(bào)提示。

此外，為保證食品安全，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的解決方案可以讓消費(fèi)者跟蹤并監(jiān)控農(nóng)產(chǎn)品從農(nóng)場(chǎng)到餐桌的全過程。可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)不僅幫助滿足直接社會(huì)需求，同時(shí)還保護(hù)了土地及其他自然資源，造福下一代人。

成本與標(biāo)準(zhǔn)是攻關(guān)重點(diǎn)

多尼說，美國(guó)農(nóng)業(yè)部的環(huán)境質(zhì)量激勵(lì)計(jì)劃(EQIP)中有部分資金支持保持土壤水分的設(shè)備，這些設(shè)備中大部分是連接設(shè)備。不過，這項(xiàng)計(jì)劃只有很少一部分資金支持這些設(shè)備。“我不了解任何其他的支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的計(jì)劃。”談到物聯(lián)網(wǎng)在美國(guó)農(nóng)業(yè)中的普及率，卡斯特羅說:“成本仍然是個(gè)問題。這項(xiàng)技術(shù)還需要產(chǎn)生收益來自我維持。”

據(jù)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(zhǔn)確度和分辨率越高，其成本越高。并且大部分傳感器自身無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交流，需要再花一筆錢購(gòu)置登記器或發(fā)射器，這個(gè)成本大多在幾百到一千多美元。再者，生產(chǎn)者一般無法自己安裝和維護(hù)傳感器和發(fā)射器，這又需要一筆錢。而遙感技術(shù)的成本和覆蓋范圍也成問題。目前大多數(shù)設(shè)備的連接是通過無線、衛(wèi)星(900兆赫茲或2.4千赫茲)。使用無線和衛(wèi)星傳播的成本可能很高，因?yàn)樵O(shè)備密度要增加，并且很多農(nóng)場(chǎng)無線覆蓋區(qū)域有限。此外，900兆赫茲和2.4千赫茲的帶寬對(duì)一些作物不太適用，因?yàn)樽魑锕趯痈叨认拗屏税l(fā)射器和接受器之間的跨距。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化有待加強(qiáng)。如果沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就失去了價(jià)值，這也正是數(shù)據(jù)的價(jià)值。“目前農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)沒有標(biāo)準(zhǔn)，盡管有一些組織正在解決這個(gè)問題。”多尼表示，但要確定任何標(biāo)準(zhǔn)，需要行業(yè)達(dá)成共識(shí)，這可能需要幾年時(shí)間。現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)非常混亂，形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)需要時(shí)間。目前AgGateway和OADA正在研究農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化問題。AgGateway是一家非盈利性的商業(yè)聯(lián)合組織，致力于推進(jìn)電子商務(wù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展和推動(dòng)信息和通信技術(shù)在農(nóng)業(yè)的使用。OADA是一個(gè)幫助農(nóng)民全面、安全獲取數(shù)據(jù)的開放式項(xiàng)目。美國(guó)農(nóng)業(yè)與生化工程師協(xié)會(huì)(ASABE)也在支持這項(xiàng)建立農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的工作。

卡斯特羅說，長(zhǎng)期來看，從事農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的公司需要的是可以相互識(shí)別的可操作標(biāo)準(zhǔn)，這樣不同設(shè)備才能在一起工作，否則不同設(shè)備傳回的信息格式不能兼容。

未來發(fā)展:致力于以更少的資源產(chǎn)出更多的作物

談到農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的未來，多尼說，總體而言，他對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)非常樂觀。這不一定是對(duì)設(shè)備方面的樂觀，而是對(duì)數(shù)據(jù)價(jià)值非常樂觀。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的真正價(jià)值是將數(shù)據(jù)從每個(gè)設(shè)備上提取出來并加以分析。如果將數(shù)據(jù)從一個(gè)農(nóng)場(chǎng)的五個(gè)層級(jí)(土壤、作物、設(shè)備、人和圖像)抽取出來并進(jìn)行分析，就能進(jìn)行預(yù)測(cè)和建議，從而達(dá)到降低農(nóng)場(chǎng)內(nèi)在風(fēng)險(xiǎn)(比如天氣波動(dòng))、幫助農(nóng)民增加產(chǎn)量及最大程度提高水、肥料、勞動(dòng)力和化學(xué)試劑利用效率的目的。

多尼介紹，有預(yù)測(cè)顯示未來幾年連接設(shè)備的增長(zhǎng)會(huì)加速。預(yù)計(jì)到2020年，美國(guó)平均每個(gè)農(nóng)場(chǎng)將擁有50臺(tái)連接設(shè)備。

另據(jù)一些業(yè)內(nèi)人士分析，傳感器的功能將隨著時(shí)間推移越來越強(qiáng)大，將來會(huì)在定制化的天氣和環(huán)境數(shù)據(jù)上有更多突破。傳感器和無線通訊設(shè)備的成本正在下降，也會(huì)推動(dòng)很多新的物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)應(yīng)用的出現(xiàn)，比如作物營(yíng)養(yǎng)管理、通過網(wǎng)絡(luò)控制的無人機(jī)等。

此外值得關(guān)注的是，美國(guó)種業(yè)巨頭孟山都公司2013年10月份宣布，斥資約9.3億美元現(xiàn)金收購(gòu)保險(xiǎn)公司Climate。孟山都希望應(yīng)用該公司的數(shù)據(jù)分析來創(chuàng)造“下一個(gè)農(nóng)業(yè)時(shí)代”。孟山都的這項(xiàng)舉動(dòng)證實(shí)了將大數(shù)據(jù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的巨大商業(yè)趨勢(shì)。通過使用多年來建立的天氣數(shù)據(jù)，Climate提供的保險(xiǎn)政策覆蓋藍(lán)莓、牛油果等美國(guó)聯(lián)邦政府保險(xiǎn)項(xiàng)目不覆蓋的作物。孟山都首席執(zhí)行官休·格蘭特認(rèn)為，這樣的服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了保險(xiǎn)，讓資源得到更好分配的作用，并強(qiáng)調(diào)稱“當(dāng)農(nóng)民可以用更少的資源產(chǎn)出更多作物時(shí)，每個(gè)人都會(huì)受益。”

多尼接受記者采訪時(shí)表示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅需要早期采用者的引領(lǐng)，還需要對(duì)技術(shù)設(shè)備進(jìn)行投資，以便降低使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本、增加使用該技術(shù)的可靠度，從而使該技術(shù)的大面積應(yīng)用成為可能。