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    深入了解農業物聯網和智慧農業解決方案

    瀏覽: 作者:Brian 來源: 時間:2019-01-15 分類:企業動態
    我們講述了三個農業物聯網通用使用案例和七個市場上已有的物聯網農業應用,使農民和牧場主能夠收集有意義的數據。此外,在您最終確定智慧農業解決方案之前,我們將向您介紹五個應該考慮的工程問題。

      農業依賴于創新理念和技術進步,以幫助提高產量和更好地分配資源。19世紀末和20世紀初帶來了許多創新機械,如拖拉機和收割機。如今,以較低成本增加農業生產背后的推動力是物聯網(IoT),這為希望將智慧農業解決方案或農業物聯網傳感器推向市場的工程師敞開了大門。

      物聯網在農業中的應用包括農用車輛跟蹤、牲畜監控、倉儲監控等等。例如:

      ▲當牲畜從牧場中跑出來時,牲畜傳感器可以通知牧場主,這樣,牧場主就可以把找回來。

      ▲土壤傳感器可以提醒農民注意較高酸度等不規則條件,使農民及時解決問題并種植出更好的農作物。

      ▲自動駕駛拖拉機可以遠程控制,大大節省了人力成本。

    未來幾年,這些和其他智慧農業技術將會得到越來越多的應用。事實上,農業領域的物聯網設備預計將實現20%的復合年增長率,根據2016年1月的Machina Research報告,農業連網設備的數量預計將從2014年底的1300萬臺增長到2024年的2.25億臺。

    下面,我們講述了三個農業物聯網通用使用案例和七個市場上已有的物聯網農業應用,使農民和牧場主能夠收集有意義的數據。此外,在您最終確定智慧農業解決方案之前,我們將向您介紹五個應該考慮的工程問題。

    農業物聯網使用案例

    牲畜監控

    由于牲畜監控,牧場主可以使用無線物聯網應用程序收集有關牲畜的健康、活力、位置等數據。這些數據通過以下兩種方式為他們節省資金:

    1、它有助于識別生病的牲畜,使它們可以從畜群中識別出來,防止疾病的傳播。

    2、這降低了勞動力成本,因為牧場主可以知道牲畜的所在位置。

    使用傳感器監控牲畜存在一些特殊挑戰,具體來說,給牛套上項圈比較困難。另一種選擇是在牛的胃里推注無線藥丸,這種藥丸可以通過藍牙與耳標通信。

    牧場主在實施物聯網解決方案時面臨的另一個潛在挑戰是選擇一種具有足夠低功耗的無線技術,以與牲畜的壽命保持一致。

    保護監控

    雖然嚴格來說,這并不屬于“農業”范疇,但對瀕危犀牛的監控是目前最有趣的動物物聯網使用案例之一。了解犀牛在大型保護區的位置可以幫助環保人士保護它們免受偷獵者的侵害。

    正如人們想象的那樣,給犀牛套上項圈也不容易,而且我們發現即使套上也會丟失,這些項圈經常在犀牛相互爭斗中被撕掉了,而且這些項圈也會引起犀牛的行為改變。為了克服這些障礙,一些機構正在研究將Symphony Link設備放入犀牛角內。

    精準農業的作物和土壤監測

    監測作物和土壤條件是一個相對簡單的使用案例,但它可以為農民帶來巨大的投資回報。我們已經看到了農業物聯網在這個領域的幾個重要用途:

    1、感知土壤水分和養分。

    2、控制用水量以促進植物生長。

    3、根據土壤化學確定肥料配方和用量。

    4、確定種植和收獲的最佳時間。

    5、報告天氣狀況。

    雖然這些通用案例提供了有關農業物聯網如何對農場主有用的見解,但了解已經開發了哪些物聯網農業項目和應用同樣很重要:

    7個有趣的物聯網農業項目和應用

    1、CROPX土壤監測系統

    Cropx生產硬件和軟件系統,可測量土壤中的水分、溫度和電導率。該系統可以告訴農民何時需要灌溉以及灌溉多少。

    2、TempuTech無線傳感器監測

    TempuTech認為需要提高農業倉儲的安全性。糧倉和谷物升降機可能是危險的地方,傳送帶可能會著火,粉塵堆積可能會爆炸。利用傳感器追蹤危險隱患具有巨大的價值。TempuTech創建了一種連接無線傳感器的方法,幫助農民了解糧倉和谷物升降機的數據。使用該平臺,可以建立基本性能規范,并設置與溫度、振動、濕度和其他條件相關的警報和警報條件。

    3、CLAAS的智能機械

    CLAAS是世界領先的農業工程機械制造商之一。農民可以在自動駕駛控制面板上操作CLAAS機械,并獲得關于如何改善作物籽粒流量和減少谷物損失的建議,或者自動優化機械性能。該公司正在與農業信息平臺365FarmNet合作,這是一個讓農民能夠在電腦或移動設備上管理全部農業資產的項目,該系統收集數據并利用數據進行田地測繪、施肥計劃、養分平衡以及其它規劃方案。

    4、PrecisionHawk無人機數據平臺

    PrecisionHawk創造了一種自動無人機,它通過一系列傳感器收集高質量數據,這些傳感器用于農業田地的勘測、測繪和成像。它本質上還是一架無人機,可以進行飛行觀察和監測。在將無人機送到空中之前,農民可以告訴無人機要勘測哪個區域,并選擇地面分辨率或高度。每架無人機都可以利用人工智能探測天氣狀況,因此它會根據風速或氣壓等因素選擇最佳飛行路徑。在飛行過程中,無人機收集視覺、熱量和多光譜圖像,然后它降落在起飛的位置上。(現在這是一個很酷且實用的物聯網農業工具!)

    5、精密種植的玉米迷宮

    Radar 家庭農場在20世紀90年代開始作為一個南瓜農場,如今每年秋季都為游客提供一個10英畝大小的玉米迷宮。在早期,這個家庭將10英畝全部種上玉米,然后聘請一家公司來修剪成迷宮的形狀。這是浪費種子——也是浪費金錢。通過使用精密種植技術,他們現在能夠按照地圖的形狀種植——他們認為自己的玉米農場是獨一無二的。

    6、Teamdev煙草作物監測

    煙草是意大利的一個重要產業,需要一定的環境和氣候條件才能實現最佳增長。針對這一問題,一家意大利軟件公司TeamDev部署了Libelium的Waspmote Plug&Sense平臺,來收集可能影響煙草作物的天氣狀況數據。煙草種植者可以使用這種技術在通常不適合煙草生長的條件下優化其作物。

    7、JMB北美連網奶牛

    JMB北美公司向市場推出了一個物聯網解決方案,幫助牧場主監控準備分娩的懷孕奶牛。當奶牛羊水破了時,電池供電的傳感器會從母牛體內排出,同時它會向牧場主或牛群管理人員發出通知。這種傳感器使農民能夠及時獲得母牛懷孕的健康狀況和分娩的準確時間。

    開發智慧農業解決方案之前需要考慮的5個工程問題

    如上例所示,物聯網農業使用案例種類繁多,涵蓋了農業和畜牧業的各種問題。如果您正在開發智慧農業解決方案,那么有一些特定的重點領域需要記住。

    1、您的應用程序將監控什么?

    農民、農業學家和工業食品生產商都在尋找物聯網解決方案,以提高效率和產量,減少損失和盜竊,換句話說,他們都希望優化資源并降低成本。在設計應用程序時,無論最終將要監控什么,都應該以用戶需求為中心。

    例如,玉米種植者可能主要關心用水,他們不想用太多水,但他們也需要確保在需要的地方有足夠的水。另一方面,實時監控可以幫助牧場主在牛群中及時發現生病的奶牛,以免它感染其他奶牛。這樣做將大大減少牲畜損失,并降低購買治療牛群所需抗生素的相關成本。

    2、需要多大無線覆蓋范圍?

    數據需要傳輸的距離對應該使用何種技術產生巨大影響。如果您監測10米外的東西,您就不會使用與監測1500米以外東西相同的技術。

    對于近距離,您可以使用射頻識別(RFID)或近場通信(NFC),這在智能手機中很常見。如果您在飼料袋上貼標簽,并且需要知道每袋里有多少斤大豆,那么可以使用NFC或RFID技術。

    如果您向10米或更近的物體發送數據,藍牙或藍牙低功耗(BLE)可能是不錯的選擇。這方面一個很好例子是為圈養在小范圍區域內的豬設計藍牙耳標,這將告訴最終用戶豬的年齡和它們的重要信息。

    如果您的應用需要向數百甚至數千米地方發送或接收數據,您可能會考慮低功耗廣域網( LPWAN )技術,比如:NB-IOT、LORA、Sigfox、Sub-1GHz、Symphony Link等連接技術。這種類型的網絡連接應用可以用來監測田地的土壤濕度,或者在牲畜吃草時找到和跟蹤它們。這種類型的應用也非常適合于監控水產養殖面積較大且難以進入的漁場。

    3、電力消耗怎么解決

    電池壽命和續航時間之間有著非常密切的關系,相距較遠的傳感器需要更多能量才能從一個點接收另一個點的信息。為了解決這個問題,物聯網產品創建者通常會設置傳感器來發送更少的數據(或更少地發送數據,比如每天一次或每周一次)以節省成本和電力消耗。

    因此,您需要確定傳感器將從何處獲取電力。鑒于大多數物聯網農業通常分布在野外或面積較大,您需要考慮低功耗應用。否則,許多遠程傳感器的服務和維護對于最終用戶來說將是壓倒性的。

    4、最終用戶需要多久收集一次數據?

    您可能會認為傳感器發送的數據包越多越好,但事實并非如此。需要多少數據包取決于許多不同因素,包括最終用戶應用程序和本地環境。

    例如,如果農民在遙遠的馬鈴薯地里有一個濕度傳感器,他可能不需要每兩秒收集一次信息,一天一兩次可能就足夠了,這意味著電池壽命會更長。

    另一方面,用于發送由拖拉機收集的GPS坐標和其他信息的應用程序可以很容易地將源源不斷的數據包發送回網關。畢竟,拖拉機提供了完美(幾乎無限制)的電源,因此可以在不堵塞網絡的情況下發送大量數據或視頻流。您可以看到這與我們的濕度傳感器示例有很大不同,后者沒有持續的電源。

    另一個例子是儲罐余量和灌溉的比較。許多農場都有大型儲罐,可儲存肥料、燃料或牲畜飼料,每天不止一次監控這些大罐內的儲物余量可能是不必要的。另一方面,當灌溉開始時,持續的數據更新可以確保釋放適量的水并且沒有泄漏。

    所有這些都表明:在創建農業應用程序之前,請確??紤]需要收集哪些數據以及收集數據的頻率。

    5、傳感器技術選擇,它們將如何接口?

    每種無線傳感技術都不相同,因此您需要考慮使用哪種技術以及在開始之前如何與它們進行連接。一些傳感器——比如濕度傳感器——是嵌入式的,需要微控制器進行接口。創建傳感器和使其適應氣候變化是一項需要滿足的工程挑戰。

    確定傳感器的最佳通信方式是另一個工程挑戰。如果傳感器安裝在果園中,再如果天線安裝不當,樹木可能會對其造成干擾。如果將天線安裝在草莓地里,這顯然就不會有什么問題。

    總之,請記?。耗谵r業物聯網應用中開發的技術不應該成為最終用戶使用的障礙。因此,確保您了解最終用戶需要監測什么,然后選擇一種可靠的技術來構建,以獲取這些數據信息。


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