物联网在农业中的应用和优势

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程序进行分析和提高生产能力。

我们正在见证农业领域前所未有的技术应用水平。许多新兴的农业技术似乎为农业的未来带来了巨大的希望。物联网最初被认为是一项新兴的农业技术，但由于其广泛的应用，如今已成为主流。农业物联网最基本的定义就是利用互联网来控制事物。

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（包括厨房电器、车辆、恒温器和婴儿监视器）连接到互联网，人、流程和事物之间的无缝通信成为可能。

得益于廉价计算、云计算、大数据、分析和移动技术，物理实体能够以最少的人机交互共享和收集数据。在这个高度互联的环境中，数字系统可以记录、监控和改变互联实体之间的每一次互动。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连接数字世界和物理世界。传感器可以监测温度、运动或任何环境变化，它们嵌入在物理对象中；执行器也是如此，它们接收来自传感器的信号，并根据这些变化执行相应的动作。

传感器和执行器与计算机系统通信，计算机系统可以通过有线（例如以太网）或无线（例如 WiFi、蜂窝）网络监控或管理链接物体和机器的状况和操作。

物联网监控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与数据和分析相结合，为企业创造产品和服务开辟了新的选择，同时提高了运营效率。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

物联网智能农业解决方案旨在支持使用传感器和灌溉系统自动化进行田间监测。因此，农民及其相关企业可以从任何地点轻松监测田间状况。

以下是物联网在农业领域的不同应用：

1.农业和机器人

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力。随着劳动力需求的增加和全球劳动力危机的加剧，农业机器人（也称为Agribots）越来越受到农民的欢迎。

仅在美国，由于劳动力限制，农业产量估计每年将下降31亿美元。得益于传感器技术和人工智能（AI）的最新突破，农业机器人获得了显著发展，使机器能够根据自身环境进行训练。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，大多数产品仍处于测试和开发阶段。

2.农业中的传感器

如今，农民使用传感器、智能手机和无人机深入分析目标种植地的地形和资源。智能农业传感器遍布田间，收集各种环境因素的数据并将其传输到云端。这提供了有关土壤质量、温度和其他方面的精确信息。

3. 农业无人机

无人机在农业领域正被用于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之一。无人机配备传感器和摄像头，用于捕捉图像、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。

地面无人机是用于勘测田地的移动机器人。而空中无人机是飞行机器人，也称为无人驾驶飞行器 (UAV) 或无人机系统 (UAS)。无人机可以通过其嵌入式系统中的软件控制飞行计划进行远程或自主控制，并与传感器和 GPS 协同工作。无人机数据可以提供有关作物健康、灌溉、喷洒、种植和土壤的信息。

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。这些功能可以通过物联网和联网设备远程实现，从而营造一个无虫害、植物友好的环境。

5. 农业中的计算机视觉

计算机视觉是利用放置在农场各处的摄像头传感器或配备摄像头的无人机捕捉图像进行数字图像处理。数字图像处理的基本原理是使用计算机算法来处理输入图像。

图像处理有助于检查以不同光谱强度（例如红外线）捕获的图像，分析随时间收集的图像并检测异常，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、降雨、湿度和气候条件等数据有助于作物轮作、管理和监测。作物管理技术可以改变农民的命运，帮助他们做出更有利可图的决策。

物联网在农业中的优势

与其他行业一样，将物联网应用于农业有望实现前所未有的效率、资源和成本的降低、自动化和数据驱动的流程。

然而，在农业领域，这些好处不仅仅在于升级，还在于为整个农业部门提供解决方案，而整个农业部门正面临许多困难和挑战。

1. 提供卓越的性能

如今，农业如同一场竞赛。农民必须在土壤贫瘠、耕地减少以及天气条件日益变化的情况下，生产出更多产品。借助物联网赋能的农业，农民可以实时监控其产品和生产状况。他们可以快速获得洞察，提前发现挑战，并做出明智的决策，避免风险。此外，物联网解决方案还引入了农业自动化，例如按需灌溉、施肥和机器人收割。

2.扩大生产流程

到2050年，世界人口将达到90亿，其中70%将居住在城市。基于物联网的温室和水培系统可以缩短食品供应链，并将新鲜的水果和蔬菜送到这些人口手中。智能循环农业系统使农作物几乎可以在任何地方种植，无论是超市、建筑物的墙壁和屋顶、集装箱，当然，甚至在人们的家中。

3.提供更清洁的农产品

利用物联网实现智能农业是减少农药和化肥使用的切实可行的解决方案。精准农业不仅能帮助农民节约用水和能源，使农业更加环保，还能显著减少农药和化肥的消耗。与传统农业相比，这种策略能够生产出更清洁、更有机的最终产品。

4.灵活应对天气变化

物联网在农业中的应用优势之一是提高了运营灵活性。实时监测和预报系统使农民能够快速应对天气、湿度、空气质量以及田间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保护作物。

5.提高产品质量

数据驱动型农业有助于生产更多更好的产品。利用土壤和作物传感器、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品质之间的具体联系。借助互联系统，他们可以重现最佳条件，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，仅在需要的时间和地点使用水。无论你认为自己多么了解周围的环境，大自然都是一块难以攻克的难题。如果天气预报不准怎么办？如果在你真正需要的时候没有下雨怎么办？

如果在不需要浇水的时候浇水会发生什么？答案很简单：你可以用雨量计测量花园的降雨量，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的水滴来追踪降雨量。有些雨量计会与土壤湿度传感器（一种检测土壤湿度的设备）配合使用。

7.降低运营成本

使用物联网的智能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，通过使用自动化系统在整个生长季节定期测量土壤中的杀菌剂浓度，种植者可以根据实时数据调整用药。自动化流程可以显著减少资源消耗、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。智能手表等智能可穿戴设备和Google Home等智能家居管理系统在消费市场已日渐普及。预计到2030年，将有超过300亿台设备连接到物联网。

物联网在农业中的应用旨在突破传统的耕作方式，满足日益增长的需求并减少生产损失。机器人、无人机、远程传感器、计算机视觉以及不断改进的机器学习和分析工具被用于农业，用于监测作物、勘测和绘制田地地图，为农民提供数据，以便他们合理规划农场管理，从而节省时间和成本。

我们正在见证农业领域前所未有的技术应用。许多新兴的农业技术似乎对农业的未来充满希望。物联网最初被认为是一项新兴的农业技术，但由于其广泛的应用，如今已变得流行起来。

物联网在商业和本地农业领域日益受到青睐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条件，从而做出更明智的决策，改善作物健康和产量。物联网技术在农业领域的应用将不断扩大，从而提高生产力和产品质量。