農業(yè)依賴(lài)于創(chuàng )新理念和技術(shù)進(jìn)步，以幫助提高產(chǎn)量和更好地分配資源。19世紀末和20世紀初帶來(lái)了許多創(chuàng )新機械，如拖拉機和收割機。如今，以較低成本增加農業(yè)生產(chǎn)背后的推動(dòng)力是物聯(lián)網(wǎng)（IoT），這為希望將智慧農業(yè)解決方案或農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器推向市場(chǎng)的工程師敞開(kāi)了大門(mén)。 物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)中的應用包括農用車(chē)輛跟蹤、牲畜監控、倉儲監控等等。

例如： ▲當牲畜從牧場(chǎng)中跑出來(lái)時(shí)，牲畜傳感器可以通知牧場(chǎng)主，這樣，牧場(chǎng)主就可以把找回來(lái)?！寥纻鞲衅骺梢蕴嵝艳r民注意較高酸度等不規則條件，使農民及時(shí)解決問(wèn)題并種植出更好的農作物?！詣?dòng)駕駛拖拉機可以遠程控制，大大節省了人力成本。 未來(lái)幾年，這些和其他智慧農業(yè)技術(shù)將會(huì )得到越來(lái)越多的應用。事實(shí)上，農業(yè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)設備預計將實(shí)現20％的復合年增長(cháng)率，根據2016年1月的Machina Research報告，農業(yè)連網(wǎng)設備的數量預計將從2014年底的1300萬(wàn)臺增長(cháng)到2024年的2.25億臺。

下面，我們講述了三個(gè)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)通用使用案例和七個(gè)市場(chǎng)上已有的物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)應用，使農民和牧場(chǎng)主能夠收集有意義的數據。此外，在您最終確定智慧農業(yè)解決方案之前，我們將向您介紹五個(gè)應該考慮的工程問(wèn)題。

農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)使用案例牲畜監控

由于牲畜監控，牧場(chǎng)主可以使用無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)應用程序收集有關(guān)牲畜的健康、活力、位置等數據。這些數據通過(guò)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(lái)，防止疾病的傳播。

2、這降低了勞動(dòng)力成本，因為牧場(chǎng)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(lái)說(shuō)，給牛套上項圈比較困難。另一種選擇是在牛的胃里推注無(wú)線(xiàn)藥丸，這種藥丸可以通過(guò)藍牙與耳標通信。 牧場(chǎng)主在實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)解決方案時(shí)面臨的另一個(gè)潛在挑戰是選擇一種具有足夠低功耗的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，以與牲畜的壽命保持一致。

保護監控

雖然嚴格來(lái)說(shuō)，這并不屬于“農業(yè)”范疇，但對瀕危犀牛的監控是目前最有趣的動(dòng)物物聯(lián)網(wǎng)使用案例之一。了解犀牛在大型保護區的位置可以幫助環(huán)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(fā)現即使套上也會(huì )丟失，這些項圈經(jīng)常在犀牛相互爭斗中被撕掉了，而且這些項圈也會(huì )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(yè)的作物和土壤監測

監測作物和土壤條件是一個(gè)相對簡(jiǎn)單的使用案例，但它可以為農民帶來(lái)巨大的投資回報。我們已經(jīng)看到了農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在這個(gè)領(lǐng)域的幾個(gè)重要用途： 1、感知土壤水分和養分。2、控制用水量以促進(jìn)植物生長(cháng)。3、根據土壤化學(xué)確定肥料配方和用量。4、確定種植和收獲的最佳時(shí)間。5、報告天氣狀況。

雖然這些通用案例提供了有關(guān)農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)如何對農場(chǎng)主有用的見(jiàn)解，但了解已經(jīng)開(kāi)發(fā)了哪些物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)項目和應用同樣很重要：

7個(gè)有趣的物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)項目和應用

1、CROPX土壤監測系統： Cropx生產(chǎn)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(shí)需要灌溉以及灌溉多少。

2、TempuTech無(wú)線(xiàn)傳感器監測 ：TempuTech認為需要提高農業(yè)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(huì )著(zhù)火，粉塵堆積可能會(huì )爆炸。利用傳感器追蹤危險隱患具有巨大的價(jià)值。TempuTech創(chuàng )建了一種連接無(wú)線(xiàn)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(dòng)、濕度和其他條件相關(guān)的警報和警報條件。

3、CLAAS的智能機械 ：CLAAS是世界領(lǐng)先的農業(yè)工程機械制造商之一。農民可以在自動(dòng)駕駛控制面板上操作CLAAS機械，并獲得關(guān)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(dòng)優(yōu)化機械性能。該公司正在與農業(yè)信息平臺365FarmNet合作，這是一個(gè)讓農民能夠在電腦或移動(dòng)設備上管理全部農業(yè)資產(chǎn)的項目，該系統收集數據并利用數據進(jìn)行田地測繪、施肥計劃、養分平衡以及其它規劃方案。

4、PrecisionHawk無(wú)人機數據平臺 ：PrecisionHawk創(chuàng )造了一種自動(dòng)無(wú)人機，它通過(guò)一系列傳感器收集高質(zhì)量數據，這些傳感器用于農業(yè)田地的勘測、測繪和成像。它本質(zhì)上還是一架無(wú)人機，可以進(jìn)行飛行觀(guān)察和監測。在將無(wú)人機送到空中之前，農民可以告訴無(wú)人機要勘測哪個(gè)區域，并選擇地面分辨率或高度。每架無(wú)人機都可以利用人工智能探測天氣狀況，因此它會(huì )根據風(fēng)速或氣壓等因素選擇最佳飛行路徑。在飛行過(guò)程中，無(wú)人機收集視覺(jué)、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(gè)很酷且實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)工具?。?

5、精密種植的玉米迷宮：Radar 家庭農場(chǎng)在20世紀90年代開(kāi)始作為一個(gè)南瓜農場(chǎng)，如今每年秋季都為游客提供一個(gè)10英畝大小的玉米迷宮。在早期，這個(gè)家庭將10英畝全部種上玉米，然后聘請一家公司來(lái)修剪成迷宮的形狀。這是浪費種子——也是浪費金錢(qián)。通過(guò)使用精密種植技術(shù)，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(chǎng)是獨一無(wú)二的。

6、Teamdev煙草作物監測：煙草是意大利的一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)，需要一定的環(huán)境和氣候條件才能實(shí)現最佳增長(cháng)。針對這一問(wèn)題，一家意大利軟件公司TeamDev部署了Libelium的Waspmote Plug＆Sense平臺，來(lái)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(shù)在通常不適合煙草生長(cháng)的條件下優(yōu)化其作物。

7、JMB北美連網(wǎng)奶牛：JMB北美公司向市場(chǎng)推出了一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，幫助牧場(chǎng)主監控準備分娩的懷孕奶牛。當奶牛羊水破了時(shí)，電池供電的傳感器會(huì )從母牛體內排出，同時(shí)它會(huì )向牧場(chǎng)主或牛群管理人員發(fā)出通知。這種傳感器使農民能夠及時(shí)獲得母牛懷孕的健康狀況和分娩的準確時(shí)間。

開(kāi)發(fā)智慧農業(yè)解決方案之前需要考慮的5個(gè)工程問(wèn)題
如上例所示，物聯(lián)網(wǎng)農業(yè)使用案例種類(lèi)繁多，涵蓋了農業(yè)和畜牧業(yè)的各種問(wèn)題。如果您正在開(kāi)發(fā)智慧農業(yè)解決方案，那么有一些特定的重點(diǎn)領(lǐng)域需要記住。

1、您的應用程序將監控什么？

農民、農業(yè)學(xué)家和工業(yè)食品生產(chǎn)商都在尋找物聯(lián)網(wǎng)解決方案，以提高效率和產(chǎn)量，減少損失和盜竊，換句話(huà)說(shuō)，他們都希望優(yōu)化資源并降低成本。在設計應用程序時(shí)，無(wú)論最終將要監控什么，都應該以用戶(hù)需求為中心。 例如，玉米種植者可能主要關(guān)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(shí)時(shí)監控可以幫助牧場(chǎng)主在牛群中及時(shí)發(fā)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(mǎi)治療牛群所需抗生素的相關(guān)成本。

2、需要多大無(wú)線(xiàn)覆蓋范圍？

數據需要傳輸的距離對應該使用何種技術(shù)產(chǎn)生巨大影響。如果您監測10米外的東西，您就不會(huì )使用與監測1500米以外東西相同的技術(shù)。 對于近距離，您可以使用射頻識別（RFID）或近場(chǎng)通信（NFC），這在智能手機中很常見(jiàn)。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(shù)。 如果您向10米或更近的物體發(fā)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(gè)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(hù)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(fā)送或接收數據，您可能會(huì )考慮低功耗廣域網(wǎng)( LPWAN )技術(shù)，比如：NB-IOT、LORA、Sigfox、Sub-1GHz、Symphony link等連接技術(shù)。這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò )連接應用可以用來(lái)監測田地的土壤濕度，或者在牲畜吃草時(shí)找到和跟蹤它們。這種類(lèi)型的應用也非常適合于監控水產(chǎn)養殖面積較大且難以進(jìn)入的漁場(chǎng)。

3、電力消耗怎么解決

電池壽命和續航時(shí)間之間有著(zhù)非常密切的關(guān)系，相距較遠的傳感器需要更多能量才能從一個(gè)點(diǎn)接收另一個(gè)點(diǎn)的信息。為了解決這個(gè)問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品創(chuàng )建者通常會(huì )設置傳感器來(lái)發(fā)送更少的數據（或更少地發(fā)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(lián)網(wǎng)農業(yè)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(wù)和維護對于最終用戶(hù)來(lái)說(shuō)將是壓倒性的。

4、最終用戶(hù)需要多久收集一次數據？

您可能會(huì )認為傳感器發(fā)送的數據包越多越好，但事實(shí)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(hù)應用程序和本地環(huán)境。 例如，如果農民在遙遠的馬鈴薯地里有一個(gè)濕度傳感器，他可能不需要每?jì)擅胧占淮涡畔?，一天一兩次可能就足夠了，這意味著(zhù)電池壽命會(huì )更長(cháng)。 另一方面，用于發(fā)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(fā)送回網(wǎng)關(guān)。畢竟，拖拉機提供了完美（幾乎無(wú)限制）的電源，因此可以在不堵塞網(wǎng)絡(luò )的情況下發(fā)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(méi)有持續的電源。 另一個(gè)例子是儲罐余量和灌溉的比較。許多農場(chǎng)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(kāi)始時(shí)，持續的數據更新可以確保釋放適量的水并且沒(méi)有泄漏。 所有這些都表明：在創(chuàng )建農業(yè)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(shù)選擇，它們將如何接口？

每種無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)都不相同，因此您需要考慮使用哪種技術(shù)以及在開(kāi)始之前如何與它們進(jìn)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(jìn)行接口。創(chuàng )建傳感器和使其適應氣候變化是一項需要滿(mǎn)足的工程挑戰。 確定傳感器的最佳通信方式是另一個(gè)工程挑戰。如果傳感器安裝在果園中，再如果天線(xiàn)安裝不當，樹(shù)木可能會(huì )對其造成干擾。如果將天線(xiàn)安裝在草莓地里，這顯然就不會(huì )有什么問(wèn)題。 總之，請記?。耗谵r業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用中開(kāi)發(fā)的技術(shù)不應該成為最終用戶(hù)使用的障礙。因此，確保您了解最終用戶(hù)需要監測什么，然后選擇一種可靠的技術(shù)來(lái)構建，以獲取這些數據信息。