物联网在农业中的应用及益处

据联合国预测，到2050年，世界人口将达到97亿，这将导致全球农业产量从2010年到2050年增长69%。由于这种需求，农民和农业公司正在转向基于物联网的应用，以进行分析并提高生产能力。

我们正见证着农业领域前所未有的技术应用。许多新兴农业技术似乎对农业的未来充满希望。物联网最初被视为一种新兴农业技术，但由于其广泛应用，如今已成为主流。简单来说，农业物联网就是利用互联网来控制各种设备。

什么是物联网？

近年来，物联网已成为21世纪最重要的技术之一。如今，通过嵌入式设备将日常物品连接到互联网，包括厨房电器、汽车、恒温器和婴儿监视器，人、流程和事物之间的无缝通信成为可能。

得益于低成本计算、云计算、大数据、分析和移动技术，物理对象只需极少的人工干预即可共享和收集数据。在这种高度互联的环境中，数字系统可以记录、监控和改变互联实体之间的每一次交互。物理世界与数字世界相遇，并相互协作。

物联网通过一系列技术将数字世界和物理世界连接起来。传感器可以监测温度、运动或环境的任何变化，它们被嵌入到物理对象中；执行器也同样被嵌入其中，它们接收来自传感器的信号，然后根据这些变化执行相应的动作。

传感器和执行器通过有线（例如以太网）或无线（例如 WiFi、蜂窝网络）网络与计算机系统通信，从而监控或管理连接对象和机器的状态和运行情况。

物联网监测的对象不仅限于人造物体，还包括自然物体、人和动物。物联网提供的持续连接，结合数据和分析，为企业创造产品和服务、提高运营效率开辟了新的途径。事实上，自2010年代以来，物联网已成为企业和经济数字化转型中最重要的发展之一。

物联网在农业中的应用

该物联网智能农业解决方案旨在利用传感器和灌溉系统自动化来支持田间监测。因此，农民和相关企业可以轻松地从任何地点监测田间状况。

以下是物联网在农业领域的不同应用：

1. 农业与机器人

自19世纪工业革命以来，自动化技术不断进步，能够执行日益复杂的任务并提高生产率。随着劳动力需求的增长和全球劳动力危机的加剧，农业机器人（也称农用机器人）越来越受到农民的青睐。

仅在美国，由于劳动力短缺，农业生产每年预计减少31亿美元。得益于传感器技术和人工智能（AI）的最新突破，农业机器人已崭露头角，使机器能够学习并适应周围环境。我们仍处于农业机器人革命的早期阶段，这场革命将充分发挥物联网在农业领域的潜力，目前大多数产品仍处于测试和开发阶段。

2. 农业传感器

如今，农民们利用传感器、智能手机和无人机，对目标地块的地形和资源进行深入分析。智能农业传感器被部署在田间各处，收集各种环境因素的数据并传输到云端。这提供了关于土壤质量、温度和其他方面的准确信息。

3. 农业无人机

无人机正被应用于农业领域，以改进和优化各种农业作业，例如作物监测、农药喷洒、土壤分析和测绘。事实上，农业是无人机应用的先驱行业之一。无人机配备传感器和摄像头，用于拍摄图像、绘制地图和勘测农场。这些无人机包括地面无人机和空中无人机。

地面无人机是用于田间勘测的移动机器人。而空中无人机则是飞行机器人，也称为无人驾驶飞行器（UAV）或无人飞行器系统（UAS）。无人机可以通过其嵌入式系统中的软件控制的飞行计划进行远程或自主控制，并与传感器和GPS协同工作。无人机收集的数据可以提供有关作物健康状况、灌溉、喷洒、播种和土壤方面的信息。

4. 智能温室

智能温室能够自动调节温度、湿度、浇水和光照等参数。这些调节可以通过物联网和联网设备远程完成，从而创造一个无虫害且适宜植物生长的环境。

5. 农业计算机成像

计算机视觉是指利用部署在农场各处的摄像头传感器或配备摄像头的无人机来采集图像，然后进行数字图像处理。数字图像处理的基本原理是利用计算机算法来处理输入的图像。

图像处理有助于检查以不同光谱强度（例如红外）拍摄的图像，分析随时间收集的图像并检测异常情况，评估限制因素并支持改进农场管理。

6. 在作物管理中的应用

作物生长、异常情况、作物健康状况、降雨量、湿度和气候条件等数据有助于作物轮作、管理和监测。作物管理技术可以彻底改变农民的耕作方式，帮助他们做出更有利可图的决策。

物联网在农业中的益处

将物联网应用于农业，就像应用于其他行业一样，有望带来前所未有的效率提升、资源和成本降低、自动化以及数据驱动的流程。

然而，在农业领域，这些好处不仅在于升级改造，还在于为整个行业提供解决方案，而该行业正面临诸多困难和挑战。

1. 性能卓越

如今的农业竞争异常激烈。面对土壤贫瘠、耕地减少和日益多变的气候条件，农民必须提高产量。借助物联网赋能的农业，农民可以实时监测作物生长状况。他们能够快速获取信息，提前发现问题，并做出明智的决策来规避风险。此外，物联网解决方案还能实现农业自动化，例如按需灌溉、施肥和机器人收割。

2. 扩大生产流程

到2050年，当世界人口达到90亿时，其中70%将居住在城市。基于物联网的温室和水培系统能够缩短食品供应链，并为这些人口提供新鲜的水果和蔬菜。智能循环农业系统使得作物几乎可以在任何地方种植，例如超市、建筑物墙壁和屋顶、集装箱，当然，甚至人们的家中。

3. 提供更清洁的农产品

利用物联网技术的智慧农业是减少农药和化肥用量的切实可行的解决方案。精准农业不仅能帮助农民节约水和能源，使农业生产更加环保，还能显著降低农药和化肥的消耗量。与传统耕作方式相比，这种策略能够生产出更清洁、更天然的最终产品。

4. 能灵活应对天气变化

物联网在农业领域的应用优势之一是提升了运营灵活性。借助实时监测和预测系统，农民可以快速应对天气、湿度、空气质量以及农作物或土壤健康状况的任何重大变化。这些新功能有助于农民在极端天气事件中挽救作物。

5. 提高产品质量

数据驱动型农业有助于生产更多更高质量的产品。通过土壤和作物传感器、无人机航拍监测和农场测绘，农民可以更好地了解天气与作物质量之间的详细联系。借助互联系统，他们可以重现最佳生长条件，并提高产品的营养价值。

6. 节约用水

利用天气预报和土壤湿度传感器，可以精准地在需要的时间和地点用水。无论你自认为对周围环境多么了解，大自然的变幻莫测也是难以捉摸的。如果天气预报不准怎么办？如果真正需要雨水的时候却不下怎么办？

如果不需要浇水却浇了，会怎么样？答案很简单：你可以使用雨量计来测量花园的降雨量，并根据这些信息来确定何时浇水以及浇多少水。雨量计通过称量落入特定收集器中的水滴来追踪降雨量。有些雨量计可以与土壤湿度传感器配合使用，土壤湿度传感器是一种可以检测土壤湿度的装置。

7. 降低运营成本

利用物联网的智慧农业可以帮助降低运营成本，例如减少化肥和农药的使用、节约用水、减少劳动力等。

例如，通过在整个生长季定期使用自动化系统测量土壤中杀菌剂的浓度，种植者可以根据实时数据调整杀菌剂的使用量。自动化这一过程可以显著降低资源消耗、人为错误和总体成本。

简而言之，任何可以通过互联网控制的物体都被称为物联网设备。智能手表等智能穿戴设备和谷歌智能家居管理系统等智能家居管理系统已在消费市场广受欢迎。预计到2030年，将有超过300亿台设备接入物联网。

物联网在农业领域的应用旨在通过改进传统耕作方式来满足日益增长的需求并减少生产损失。机器人、无人机、遥感器、计算机视觉以及不断改进的机器学习和分析工具被应用于农业生产中，用于监测作物、勘测和绘制田地地图，为农民提供数据以合理规划农场管理，从而节省时间和成本。

我们正见证着农业领域前所未有的技术应用。许多新兴农业技术似乎对农业的未来充满希望。物联网最初被视为一种新兴农业技术，但由于其广泛应用，如今已变得非常流行。

物联网在商业和本地农业领域迅速发展的原因之一是智慧农业。农民可以利用从各种传感器收集的数据来监测农场运营和关键状况，从而做出更明智的决策，提高作物健康和产量。物联网技术在农业领域的应用将会不断扩展，最终提高生产力和产品质量。