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美国:农业物联网将引领下一个农业时代

2014-07-04  来源:中国金融信息网  作者:刘凡 蒋寒露

在美国,越来越多的公司使用物联网技术将智能和传感“植入”产品,使得普通的设备有能力感知、学习并与环境互动,这些设备有的还参与到了“机对机”的交流。农业物联网让美国农业在应对自然灾害、病虫害、畜禽疾病等方面表现优异,其提高产量、增加产出效率的效果十分明显。

物联网在农业中的应用范围和成效

“物联网”的概念让互联网不仅专为方便人类利用电脑在全球网络上进行交流,它也成为一个平台让设备与它们周围的世界进行电子交流。数据在设备间传送,为实现不同目的被共享和重复使用,形成一个充满信息的世界。

美国华盛顿无党派智库信息技术创新基金会高级分析师丹尼尔·卡斯特罗对记者说,在全球范围内,美国在利用物联网科技促进智能、精准农业上处于领导地位。就覆盖主体而言,美国农业软件公司OnFarm创始人和首席执行官兰斯·多尼(Lance Donny)表示,美国大农场采用物联网设备的数量相对更多。研究显示,美国大农场对技术的采用率高达80%。而对于小农场而言,由于设备的安装和维护成本高,它们使用物联网设备的数量相对更少。

农业物联网利用数据分析来根据需要自定义操作,以便根据不同土壤输入成分将农业产出最大化,并通过监控所有过程(比如灌溉用水)来减少浪费。温度、空气湿度、光线强度和土壤湿度可以通过不同传感器检测并连接到一个系统,在必要时触发警报,或者自动启动浇水或通风等操作。这套技术可以应用于灌溉、粮仓、捕虫等方面。

比如智能灌溉,可以通过无线传感器网络收集土壤成分数据及其他环境要素来减少水的浪费。这种系统可以分析收集数据、根据需求有选择地给不同地块浇水,可用于各种商业范围,如农场、葡萄园等。

农民也可以利用物联网技术动态和精确地掌握农作物病虫害、畜禽疾病等信息,及时采取应对措施,这样可以节省时间和资金,还可以将农药使用最小化。

很多农业机械装有传感设备,方便农民获取信息和进行决策。比如,播种设备和GPS控制相连可以防止重叠播种的浪费。还有约翰·迪尔拖拉机公司(John Deere)推出的一款干草打包机,可以感受湿度并自动向拖拉机传输信号指挥打包机运动的快慢。

物联网技术还可以用于粮仓的自动化管理。SmartBob是一个可以电子测量并报告粮仓或其他食品储存容器内成分水平的仪器,农民可以使用它远程管理玉米、种子等散装货物库存。CheckItOut可以让农民在线监控粮仓温度,如果温度升至超过可接受的范围,农民将接受到警报提示。

此外,为保证食品安全,物联网数据驱动的解决方案可以让消费者跟踪并监控农产品从农场到餐桌的全过程。可持续农业实践活动不仅帮助满足直接社会需求,同时还保护了土地及其他自然资源,造福下一代人。

成本与标准是攻关重点

多尼说,美国农业部的环境质量激励计划(EQIP)中有部分资金支持保持土壤水分的设备,这些设备中大部分是连接设备。不过,这项计划只有很少一部分资金支持这些设备。“我不了解任何其他的支持物联网技术应用于农业的计划。”谈到物联网在美国农业中的普及率,卡斯特罗说:“成本仍然是个问题。这项技术还需要产生收益来自我维持。”

据多尼介绍,传感器的成本一般在50到1500美元之间。传感器的准确度和分辨率越高,其成本越高。并且大部分传感器自身无法实现数据交流,需要再花一笔钱购置登记器或发射器,这个成本大多在几百到一千多美元。再者,生产者一般无法自己安装和维护传感器和发射器,这又需要一笔钱。而遥感技术的成本和覆盖范围也成问题。目前大多数设备的连接是通过无线、卫星(900兆赫兹或2.4千赫兹)。使用无线和卫星传播的成本可能很高,因为设备密度要增加,并且很多农场无线覆盖区域有限。此外,900兆赫兹和2.4千赫兹的带宽对一些作物不太适用,因为作物冠层高度限制了发射器和接受器之间的跨距。

与此同时,数据标准化有待加强。如果没有统一标准,物联网技术就失去了价值,这也正是数据的价值。“目前农业数据没有标准,尽管有一些组织正在解决这个问题。”多尼表示,但要确定任何标准,需要行业达成共识,这可能需要几年时间。现在的农业数据非常混乱,形成一个统一的标准需要时间。目前AgGateway和OADA正在研究农业数据标准化问题。AgGateway是一家非盈利性的商业联合组织,致力于推进电子商务在农业领域的发展和推动信息和通信技术在农业的使用。OADA是一个帮助农民全面、安全获取数据的开放式项目。美国农业与生化工程师协会(ASABE)也在支持这项建立农业数据标准的工作。

卡斯特罗说,长期来看,从事农业物联网的公司需要的是可以相互识别的可操作标准,这样不同设备才能在一起工作,否则不同设备传回的信息格式不能兼容。

未来发展:致力于以更少的资源产出更多的作物

谈到农业物联网的未来,多尼说,总体而言,他对物联网技术非常乐观。这不一定是对设备方面的乐观,而是对数据价值非常乐观。物联网技术的真正价值是将数据从每个设备上提取出来并加以分析。如果将数据从一个农场的五个层级(土壤、作物、设备、人和图像)抽取出来并进行分析,就能进行预测和建议,从而达到降低农场内在风险(比如天气波动)、帮助农民增加产量及最大程度提高水、肥料、劳动力和化学试剂利用效率的目的。

多尼介绍,有预测显示未来几年连接设备的增长会加速。预计到2020年,美国平均每个农场将拥有50台连接设备。

另据一些业内人士分析,传感器的功能将随着时间推移越来越强大,将来会在定制化的天气和环境数据上有更多突破。传感器和无线通讯设备的成本正在下降,也会推动很多新的物联网农业应用的出现,比如作物营养管理、通过网络控制的无人机等。

此外值得关注的是,美国种业巨头孟山都公司2013年10月份宣布,斥资约9.3亿美元现金收购保险公司Climate。孟山都希望应用该公司的数据分析来创造“下一个农业时代”。孟山都的这项举动证实了将大数据应用于农业的巨大商业趋势。通过使用多年来建立的天气数据,Climate提供的保险政策覆盖蓝莓、牛油果等美国联邦政府保险项目不覆盖的作物。孟山都首席执行官休·格兰特认为,这样的服务远远超出了保险,让资源得到更好分配的作用,并强调称“当农民可以用更少的资源产出更多作物时,每个人都会受益。”

多尼接受记者采访时表示,物联网技术在农业领域的应用,不仅需要早期采用者的引领,还需要对技术设备进行投资,以便降低使用物联网技术的成本、增加使用该技术的可靠度,从而使该技术的大面积应用成为可能。

关键词:物联网 农业时代 传感器 定制化