智慧農(nóng)業(yè)，也稱為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，使農(nóng)民可以使用最少的資源來(lái)實(shí)現(xiàn)最大化產(chǎn)量。通過(guò)部署傳感器和測(cè)繪田地，農(nóng)民可以開(kāi)始從微觀角度了解他們的農(nóng)作物，節(jié)約資源并減少對(duì)環(huán)境的影響。智能農(nóng)業(yè)的歷史可以追溯到1980年代，當(dāng)時(shí)全球民用定位系統(tǒng)的功能變得可以使用。一旦農(nóng)民能夠準(zhǔn)確繪制出他們的耕地圖，他們就可以僅在需要的地方監(jiān)測(cè)和施肥和除草。

在1990年代，早期的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)用戶采用了作物產(chǎn)量監(jiān)測(cè)來(lái)產(chǎn)生肥料和pH校正建議。由于可以測(cè)量更多的變量并將其輸入到作物模型中，因此對(duì)于肥料的施用，澆水甚至收獲高峰產(chǎn)量的建議更加準(zhǔn)確，在本文中，我們將探討如何將傳感技術(shù)整合到現(xiàn)代大型農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)中，以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量以造福世界。

一、農(nóng)業(yè)傳感器

精確農(nóng)業(yè)中使用了許多傳感技術(shù)，它們提供的數(shù)據(jù)可幫助農(nóng)民監(jiān)測(cè)和優(yōu)化農(nóng)作物，并適應(yīng)不斷變化的環(huán)境因素，其中包括：

位置傳感器使用來(lái)自GPS衛(wèi)星的信號(hào)來(lái)確定英尺內(nèi)的緯度，經(jīng)度和高度。三角定位至少需要三顆衛(wèi)星。精確定位是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的基石。

光學(xué)傳感器使用光來(lái)測(cè)量土壤特性。傳感器在近紅外，中紅外和偏振光譜中測(cè)量不同頻率的光反射率，可以放置在諸如無(wú)人機(jī)甚至衛(wèi)星之類的車輛或高空平臺(tái)上來(lái)測(cè)量下方的土壤。土壤反射率和植物顏色數(shù)據(jù)只是光學(xué)傳感器的兩個(gè)變量，可以進(jìn)行匯總和處理。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出光學(xué)傳感器來(lái)確定土壤中的粘土，有機(jī)物和水分含量。例如，Vishay提供了數(shù)百個(gè)光電探測(cè)器和光電二極管，這是光學(xué)傳感器的基本構(gòu)建塊。

電化學(xué)傳感器可提供精密農(nóng)業(yè)所需的關(guān)鍵信息：pH和土壤養(yǎng)分水平。傳感器電極通過(guò)檢測(cè)土壤中的特定離子來(lái)工作。當(dāng)前，安裝在專門設(shè)計(jì)的滑板上的傳感器可幫助收集，處理和繪制土壤化學(xué)數(shù)據(jù)。

土壤濕度傳感器通過(guò)測(cè)量土壤中的電特性隨存在的水分含量而變化來(lái)評(píng)估水分含量。

農(nóng)業(yè)氣象站是獨(dú)立的單元，被放置在整個(gè)田地的各個(gè)位置。這些站結(jié)合了適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物和氣候的傳感器。以預(yù)定的間隔測(cè)量并記錄諸如氣溫，各種深度的土壤溫度，降雨量，葉片濕度，葉綠素，風(fēng)速，露點(diǎn)溫度，風(fēng)向，相對(duì)濕度，太陽(yáng)輻射和大氣壓力等信息。這些數(shù)據(jù)被編譯并以編程的時(shí)間間隔無(wú)線發(fā)送到中央數(shù)據(jù)記錄器。它們的便攜性和價(jià)格下降使氣象站對(duì)各種規(guī)模的農(nóng)場(chǎng)都具有吸引力。

二、傳感器輸出數(shù)據(jù)在精確耕作上的應(yīng)用

傳感技術(shù)可提供可操作的數(shù)據(jù)，以根據(jù)需要進(jìn)行處理和實(shí)施，以優(yōu)化作物產(chǎn)量，同時(shí)將對(duì)環(huán)境的影響降至最低。以下是精確耕作利用此數(shù)據(jù)的幾種方法：

產(chǎn)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在農(nóng)作物收割機(jī)上，例如聯(lián)合收割機(jī)和玉米收割機(jī)。它們可以通過(guò)測(cè)量，記錄到30厘米以內(nèi)的時(shí)間，距離或GPS位置來(lái)提供農(nóng)作物的增重產(chǎn)量。

產(chǎn)量映射使用安裝在收割設(shè)備上的GPS傳感器的空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)。產(chǎn)量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與坐標(biāo)相結(jié)合以創(chuàng)建產(chǎn)量圖。

可變速率肥料應(yīng)用工具使用產(chǎn)量圖以及可能通過(guò)著色確定的植物健康的光學(xué)調(diào)查來(lái)控制粒狀，液態(tài)和氣態(tài)肥料。可變速率控制器既可以手動(dòng)控制，也可以使用由真實(shí)GPS位置引導(dǎo)的車載計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。

雜草制圖目前通過(guò)GPS接收器和數(shù)據(jù)記錄儀快速標(biāo)記位置，從而使用操作員的解釋和輸入來(lái)生成地圖。然后，雜草的出現(xiàn)可以與產(chǎn)量圖，肥料圖和噴霧圖重疊。隨著視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)的改進(jìn)，手動(dòng)輸入將很快被安裝在工作設(shè)備上的自動(dòng)化視覺(jué)系統(tǒng)所取代。

可以使用高精度GPS記錄地形和邊界，從而可以對(duì)任何領(lǐng)域進(jìn)行非常精確的地形表示。這些精度圖在解釋產(chǎn)量圖和雜草圖時(shí)很有用。可以精確定位田間邊界，現(xiàn)有道路和濕地，以幫助進(jìn)行農(nóng)場(chǎng)規(guī)劃。

用鹽度計(jì)在拖曳受鹽度影響的田間的雪橇上用鹽度計(jì)完成鹽度映射。鹽度映射可以解釋新出現(xiàn)的問(wèn)題以及鹽度隨時(shí)間的變化。

引導(dǎo)系統(tǒng)可以使用GPS將移動(dòng)的車輛準(zhǔn)確地定位在30厘米或更短的范圍內(nèi)。引導(dǎo)系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的噴涂或播種設(shè)備。自動(dòng)駕駛汽車目前正在開(kāi)發(fā)中，很可能會(huì)在不久的將來(lái)投入使用。

大規(guī)模耕作在精確耕作的實(shí)踐中早已立足。昂貴的傳感器，基礎(chǔ)設(shè)施和處理設(shè)備只能由具有足夠資本可用于投資的農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)現(xiàn)實(shí)地使用。那些投資精耕細(xì)作的人在作物產(chǎn)量方面獲得了可觀的回報(bào)。

三、傳感器在小型農(nóng)業(yè)的擴(kuò)展應(yīng)用

在美國(guó)，小型農(nóng)場(chǎng)（包括有機(jī)農(nóng)場(chǎng)和傳統(tǒng)農(nóng)場(chǎng)）占近200萬(wàn)個(gè)農(nóng)場(chǎng)的91％。僅在美國(guó)就有一個(gè)潛在的180萬(wàn)個(gè)小型農(nóng)場(chǎng)的市場(chǎng)，開(kāi)發(fā)商和設(shè)計(jì)師已經(jīng)注意到通過(guò)整合較小規(guī)模的精確耕作技術(shù)所帶來(lái)的機(jī)遇。智能手機(jī)傳感器和應(yīng)用程序以及小型機(jī)械使小型農(nóng)場(chǎng)可以利用精密農(nóng)業(yè)技術(shù)。

現(xiàn)有智能手機(jī)工具的農(nóng)業(yè)用途：

智能手機(jī)應(yīng)用：許多智能手機(jī)應(yīng)用程序已開(kāi)始結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)理想，數(shù)據(jù)聚合和快速處理的功能，以向小農(nóng)戶提供有關(guān)播種，除草，施肥和澆水的最新可行信息。這些應(yīng)用程序從手持式傳感器，遠(yuǎn)程傳感器和氣象站收集數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建深入的分析和有價(jià)值的建議。已經(jīng)針對(duì)小型農(nóng)民開(kāi)發(fā)了幾種應(yīng)用程序：

疾病檢測(cè)與診斷：可以將可疑植物的照片轉(zhuǎn)發(fā)給專家進(jìn)行分析。

肥料計(jì)算器：土壤傳感器和葉子的顏色可以確定所需的養(yǎng)分。

土壤研究：捕獲土壤圖像以及傳感器的pH值和化學(xué)數(shù)據(jù)，使農(nóng)民可以監(jiān)視和適應(yīng)不斷變化的土壤條件。

水研究：通過(guò)照片和亮度記錄確定葉面積指數(shù)可以幫助農(nóng)民確定水需求。

作物收成就緒：使用紫外線和白光拍攝的相機(jī)照片可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)成熟度。

當(dāng)專業(yè)應(yīng)用程序通過(guò)分析土壤，作物，雜草和病蟲(chóng)害變量來(lái)提高農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)率，并為農(nóng)業(yè)決策提供有價(jià)值的反饋時(shí)，小農(nóng)的生活質(zhì)量將得到顯著改善。

四、傳感器對(duì)全球農(nóng)業(yè)的影響

在發(fā)展中國(guó)家，大約有5億個(gè)小農(nóng)場(chǎng)生產(chǎn)的食品占消費(fèi)量的80％以上。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)在全球范圍內(nèi)變得越來(lái)越普及。新的手持設(shè)備可以測(cè)量植物和土壤的健康狀況，為農(nóng)民提供準(zhǔn)確計(jì)算肥料需求所需的信息。鑒于聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，到2050年，全球?qū)Z食的需求將增長(zhǎng)50％，因此將需要用于各種規(guī)模農(nóng)場(chǎng)的精密農(nóng)業(yè)技術(shù)。

解決大型和小型農(nóng)場(chǎng)的問(wèn)題并幫助農(nóng)民滿足不斷增長(zhǎng)的糧食需求并不是智能，精確農(nóng)業(yè)所能提供的唯一解決方案。智慧農(nóng)業(yè)還提供了許多其他好處，例如：

①降低燃料和能源消耗，從而減少二氧化碳排放；

②通過(guò)優(yōu)化氮肥用量減少?gòu)耐寥泪尫诺囊谎趸?/p>

③通過(guò)明確肥料和病蟲(chóng)害防治需求來(lái)減少化學(xué)藥品的使用；

④通過(guò)監(jiān)測(cè)和管理土壤健康來(lái)消除養(yǎng)分消耗；

⑤通過(guò)減少設(shè)備流量來(lái)控制土壤壓實(shí)；

⑥最大限度地提高用水效率。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是精訊暢通自主設(shè)計(jì)的一款功能強(qiáng)大的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可廣泛應(yīng)用與大田、茶園、果園等農(nóng)業(yè)基地，幫助生產(chǎn)者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、降雨量、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度、土壤電導(dǎo)率、土壤PH值等12種環(huán)境參數(shù)，并創(chuàng)新性的將400萬(wàn)像素高清監(jiān)控球機(jī)進(jìn)行集成，極大的簡(jiǎn)化設(shè)備安裝工作，節(jié)省實(shí)施成本。設(shè)備部署安裝以后，可以全天候不間斷的幫助生產(chǎn)者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基地的環(huán)境、視頻數(shù)據(jù)，變成生產(chǎn)者的千里眼，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。

精訊暢通的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)各種類型的傳感器采集溫度、濕度等物理參數(shù)，通過(guò)具體的數(shù)值感知農(nóng)作物生長(zhǎng)的具體環(huán)境，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)控制中心，控制中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、分析和整理，將最優(yōu)決策方案反饋給農(nóng)戶，農(nóng)戶只需按照這個(gè)方案進(jìn)行操作，就能保證最適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的環(huán)境，解決了設(shè)備間容易造成的信息孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景內(nèi)多種數(shù)據(jù)的同時(shí)接入，可對(duì)多種設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理，使相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，降低成本，便于管理。

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種新型農(nóng)業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。超級(jí)碼科技股份也將持續(xù)關(guān)注農(nóng)業(yè)智慧化，繼續(xù)深耕在數(shù)字三農(nóng)領(lǐng)域，助力加快農(nóng)業(yè)數(shù)字化進(jìn)程。

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