农业的互联未来:数字技术如何带来新的增长

  在过去的50年中,农业产业发生了根本性的变化。工业技术的进步和机械在农业领域的大规模应用提高了农业生产的规模、效率和产量,人类可以更高效地耕种更多土地。此外,育种技术、灌溉条件和肥料生产能力也得到了极大提升,帮助农民提高了农田的单位面积产量。现在农业正处于另一场变革初期,其核心在于数据和连接。人工智能、数据分析、传感器和其他新兴技术可以进一步提高产量和灌溉的效率,并推动整个农作物种植业和畜牧业的可持续发展,与此同时,新技术还可以提高农业产业的弹性市场适应能力和农业生态的自我恢复能力。

未来,农业将被互联网技术推动而进行数字化升级改造的七大行业之一,并有可能在未来十年内为全球GDP贡献2万亿至3万亿美元的附加值。

在互联网通信领域,越来越多的高效数字化工具被开发出来并受到人们的普遍欢迎,这进一步推动了互联网和数字化的普及。随着越来越多的人开始使用智能化即时通讯设备,农业领域的数字化设备也得到了进一步的普及并为农业带来新的变革:

1.大规模的物联网

大范围使用物联网设备是今后农业发展的大趋势。低功耗的网络硬件和便宜的传感器为物联网的大范围应用创造了条件,使诸如农作物精确灌溉、大批量牲畜实时监测、车队运输跟踪和偏远建筑的远程监控成为可能。

2.关键性的服务

超低延迟和更高连接稳定性的网络能够增强人们推广和适应数字化技术与设备的信心,越来越多的自动化设备和无人机将应用到农业生产中。

3.覆盖全球的网络通信范围

如果各国的近地球卫星(LEO)能够发挥潜力,那么即便是世界上最偏远的农村地区也能够通过基站与近地球轨道卫星进行实时通信来支持数字化设备的使用与数据的传输,这将提高全球农业生产力。

农业的互联互通创造价值的潜力

得益于数字化技术的进步,很多行业已经广泛使用诸如低功率广域网络(LPWAN)、云计算这样的数字化技术,并且随着硬件单价的降低和质量、性能的提高,数字化所需的投资越来越少。

互联互通所发挥的价值在大规模的农场中更为明显,因为与小型农场相比,大农场的大型设备和生产规模更容易抵消开发物联网系统所必须投入的固定成本。由于物联网网络特别适用于静态监控大范围内的变量,互联互通和数字化技术可以用于勘测和监控大规模农场广阔的耕地。与畜牧业和肉类、奶制品业相比,大型农场的规模较大,更适宜采用物联网设备对大范围内的农业作业进行实时监测。

应用领域1:农作物生产监测

互联互通为农业生产中所必要的环境与农作物监测和控制提供必要的技术条件。通过长期对天气、土壤等外部环境数据与农作物生物数据进行采集、统计和对比分析之后,农民可以更全面地掌握这些数据从而更好地识别和预测环境的变化,加强对农作物生长的管理,并以此为依据制定更加科学合理的灌溉、施肥和其他种植策略,从而提高质量和产量。例如:部署用于监测土壤状况的传感器可以通过低功率广域网络(LPWAN)进行通信,从而指导喷头调整水和养分的施用量;传感器还可以从田野的偏远角落提供图像,帮助农民及时地对环境和作物的实时情况进行跟踪从而做出更明智、更及时的决策,并能对疾病或虫害等问题进行早期预警。智能监控系统长期收集的数据还可以与农业科研机构的数据库相连接,从而进行大数据分析,帮助农民监测农作物的品质特性(例如糖含量和果色),从而把握最好的种植、施肥和收获时间。

当今大多数物联网网络无法支持设备之间的图像传输,更无法实现对图像的自主分析,也无法处理和传输高密度和高容量的数据,这限制了一些高性能设备和技术的使用。提高物联网设备的准确程度和监测范围是未来农业信息化发展的方向。窄带物联网(NB-IoT)和5G网络有望解决这些网络的连接带宽和密度问题。到2030年,拥有更大功率和带宽网络的普及将促进更先进的物联网监控和传感设备在农业生产和农场管理领域的广泛使用,从而新增1300亿到1750亿美元的价值。

应用领域2:畜牧监测

预防大规模流行疾病的爆发对于大规模的畜牧养殖业来说至关重要。现代畜牧业中,大多数动物都采用严格的养育方案,以确保它们可以轻松地通过高度自动化的处理系统被饲养。数字化的传感器可以实时监测牲畜的温度、脉搏和血压以及其他生命指标,这不仅可以更早发现疾病从而预防大规模的牲畜群体感染,并且还能对整个饲养过程进行监控,从而提高牲畜的品质。

同样,环境传感器通过连接到牲畜养殖场的中央通风和供热控制系统可以实现对养殖场环境的自动调节,从而改善牲畜的生存环境来提高牲畜的肉质并达到人们所预期的动物伦理标准。到2030年,监测动物健康和生长状况的数字化技术的应用将产生700亿至900亿美元的价值。

应用领域3:建筑和设备管理

用于监视和测量筒仓和仓库仓储水平的芯片和传感器可以让农户掌握实时的仓储情况从而保证最经济的仓储数量,降低农民的库存成本。类似的技术和设备还可以监视饲料和粮食的仓储情况并自动优化存储条件来加强对谷物仓储的管理。对农业建筑物和设备运行状况的实时监控还可以减少能耗:连接生产设备和维护系统的视觉传感器可以对设备运行情况进行实时监控从而降低维修成本并延长机械和设备的使用寿命。到2030年,此类技术可以为农业生产节省400亿至600亿美元的成本。

应用领域4:无人机耕种

农业使用无人机已经有大约二十年,过去全世界的农民都使用雅马哈的RMAX遥控直升机来替代人力对作物进行喷洒。现在,新一代无人机在技术和性能上已经有了质的飞跃,不仅具备了高效调查广阔地区农作物和牧群的能力,也可以作为中继系统将实时数据传输给与之相连的设备和装置。新一代无人机还可以使用计算机视觉分析技术对农田作业情况进行分析,并在作物最需要它们的地方提供诸如播撒肥料和杀虫剂这样精确的干预措施。无人机还可以代替劳力和其他设备在偏远地区进行播种和作业,从而降低设备和劳动力成本。通过无人机的应用可以降低成本并提高产量,预计将产生850亿美元至1150亿美元的价值。

应用领域5:智能自动化农业机械

更加精确的GPS控件与计算机视觉和传感器的配合,可以实现智能自动化机械在农业领域的大范围应用。农民可以在田地上同时操作各种自动化设备,而无需人工干预,从而节省了时间和其他资源。智能自动化机器在现场的工作效率也比人工操作的机器更高并且更精确,这可以提高农药和化肥的播撒精准度从而降低成本并提高产量。到2030年,自动化的智能机械的大范围应用可以创造500亿至600亿美元的额外价值。

应用领域6:其他价值挖掘

数字化技术为农民增收提供了其他的渠道和空间。全球农业产业高度分散,大部分劳动力由个体农场主进行管理和支配,特别是在亚洲和非洲,很少有农场雇用外部工人。在此类劳动力密集的农场中,进行数字化管理可以更加高效地安排工人的作息时间,将节省出来的时间用于耕种额外的土地或从事其他工作从而为农场主创造更多的收入。

随着农业的数字化升级,农业将释放更加广阔的发展前景和空间。

农业是世界上最古老的产业之一,目前处于技术变革的十字路口。为了成功应对不断增长的人口对食品的需求和一些颠覆性的技术所带来的巨大变革,对农业的数字化改造势在必行。加大对通信网络基础设施的投资力度,加强对原有网络设施的升级改造是实现传统农业向现代农业转型、实现农业互联互通的重要环节。农业的互联互通和数字化升级对于进一步提高农业生产效率、推动农业的可持续发展具有重大战略意义。

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