智慧農(nóng)業(yè)，也稱為精準農(nóng)業(yè)，使農(nóng)民可以使用最少的資源來實現(xiàn)最大化產(chǎn)量。通過部署傳感器和測繪田地，農(nóng)民可以開始從微觀角度了解他們的農(nóng)作物，節(jié)約資源并減少對環(huán)境的影響。智能農(nóng)業(yè)的歷史可以追溯到1980年代，當(dāng)時全球民用定位系統(tǒng)的功能變得可以使用。一旦農(nóng)民能夠準確繪制出他們的耕地圖，他們就可以僅在需要的地方監(jiān)測和施肥和除草。

在1990年代，早期的精準農(nóng)業(yè)用戶采用了作物產(chǎn)量監(jiān)測來產(chǎn)生肥料和pH校正建議。由于可以測量更多的變量并將其輸入到作物模型中，因此對于肥料的施用，澆水甚至收獲高峰產(chǎn)量的建議更加準確，在本文中，我們將探討如何將傳感技術(shù)整合到現(xiàn)代大型農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)中，以提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量以造福世界。

一、農(nóng)業(yè)傳感器

精確農(nóng)業(yè)中使用了許多傳感技術(shù)，它們提供的數(shù)據(jù)可幫助農(nóng)民監(jiān)測和優(yōu)化農(nóng)作物，并適應(yīng)不斷變化的環(huán)境因素，其中包括：

位置傳感器使用來自GPS衛(wèi)星的信號來確定英尺內(nèi)的緯度，經(jīng)度和高度。三角定位至少需要三顆衛(wèi)星。精確定位是精準農(nóng)業(yè)的基石。

光學(xué)傳感器使用光來測量土壤特性。傳感器在近紅外，中紅外和偏振光譜中測量不同頻率的光反射率，可以放置在諸如無人機甚至衛(wèi)星之類的車輛或高空平臺上來測量下方的土壤。土壤反射率和植物顏色數(shù)據(jù)只是光學(xué)傳感器的兩個變量，可以進行匯總和處理。目前已經(jīng)開發(fā)出光學(xué)傳感器來確定土壤中的粘土，有機物和水分含量。例如，Vishay提供了數(shù)百個光電探測器和光電二極管，這是光學(xué)傳感器的基本構(gòu)建塊。

電化學(xué)傳感器可提供精密農(nóng)業(yè)所需的關(guān)鍵信息：pH和土壤養(yǎng)分水平。傳感器電極通過檢測土壤中的特定離子來工作。當(dāng)前，安裝在專門設(shè)計的滑板上的傳感器可幫助收集，處理和繪制土壤化學(xué)數(shù)據(jù)。

土壤濕度傳感器通過測量土壤中的電特性隨存在的水分含量而變化來評估水分含量。

農(nóng)業(yè)氣象站是獨立的單元，被放置在整個田地的各個位置。這些站結(jié)合了適合當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物和氣候的傳感器。以預(yù)定的間隔測量并記錄諸如氣溫，各種深度的土壤溫度，降雨量，葉片濕度，葉綠素，風(fēng)速，露點溫度，風(fēng)向，相對濕度，太陽輻射和大氣壓力等信息。這些數(shù)據(jù)被編譯并以編程的時間間隔無線發(fā)送到中央數(shù)據(jù)記錄器。它們的便攜性和價格下降使氣象站對各種規(guī)模的農(nóng)場都具有吸引力。

二、傳感器輸出數(shù)據(jù)在精確耕作上的應(yīng)用

傳感技術(shù)可提供可操作的數(shù)據(jù)，以根據(jù)需要進行處理和實施，以優(yōu)化作物產(chǎn)量，同時將對環(huán)境的影響降至最低。以下是精確耕作利用此數(shù)據(jù)的幾種方法：

產(chǎn)量監(jiān)測系統(tǒng)安裝在農(nóng)作物收割機上，例如聯(lián)合收割機和玉米收割機。它們可以通過測量，記錄到30厘米以內(nèi)的時間，距離或GPS位置來提供農(nóng)作物的增重產(chǎn)量。

產(chǎn)量映射使用安裝在收割設(shè)備上的GPS傳感器的空間坐標數(shù)據(jù)。產(chǎn)量監(jiān)控數(shù)據(jù)與坐標相結(jié)合以創(chuàng)建產(chǎn)量圖。

可變速率肥料應(yīng)用工具使用產(chǎn)量圖以及可能通過著色確定的植物健康的光學(xué)調(diào)查來控制粒狀，液態(tài)和氣態(tài)肥料?？勺兯俾士刂破骷瓤梢允謩涌刂?，也可以使用由真實GPS位置引導(dǎo)的車載計算機自動控制。

雜草制圖目前通過GPS接收器和數(shù)據(jù)記錄儀快速標記位置，從而使用操作員的解釋和輸入來生成地圖。然后，雜草的出現(xiàn)可以與產(chǎn)量圖，肥料圖和噴霧圖重疊。隨著視覺識別系統(tǒng)的改進，手動輸入將很快被安裝在工作設(shè)備上的自動化視覺系統(tǒng)所取代。

可以使用高精度GPS記錄地形和邊界，從而可以對任何領(lǐng)域進行非常精確的地形表示。這些精度圖在解釋產(chǎn)量圖和雜草圖時很有用?？梢跃_定位田間邊界，現(xiàn)有道路和濕地，以幫助進行農(nóng)場規(guī)劃。

用鹽度計在拖曳受鹽度影響的田間的雪橇上用鹽度計完成鹽度映射。鹽度映射可以解釋新出現(xiàn)的問題以及鹽度隨時間的變化。

引導(dǎo)系統(tǒng)可以使用GPS將移動的車輛準確地定位在30厘米或更短的范圍內(nèi)。引導(dǎo)系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的噴涂或播種設(shè)備。自動駕駛汽車目前正在開發(fā)中，很可能會在不久的將來投入使用。

大規(guī)模耕作在精確耕作的實踐中早已立足。昂貴的傳感器，基礎(chǔ)設(shè)施和處理設(shè)備只能由具有足夠資本可用于投資的農(nóng)業(yè)綜合企業(yè)現(xiàn)實地使用。那些投資精耕細作的人在作物產(chǎn)量方面獲得了可觀的回報。

三、傳感器在小型農(nóng)業(yè)的擴展應(yīng)用

在美國，小型農(nóng)場（包括有機農(nóng)場和傳統(tǒng)農(nóng)場）占近200萬個農(nóng)場的91％。僅在美國就有一個潛在的180萬個小型農(nóng)場的市場，開發(fā)商和設(shè)計師已經(jīng)注意到通過整合較小規(guī)模的精確耕作技術(shù)所帶來的機遇。智能手機傳感器和應(yīng)用程序以及小型機械使小型農(nóng)場可以利用精密農(nóng)業(yè)技術(shù)。

現(xiàn)有智能手機工具的農(nóng)業(yè)用途：

智能手機應(yīng)用：許多智能手機應(yīng)用程序已開始結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)理想，數(shù)據(jù)聚合和快速處理的功能，以向小農(nóng)戶提供有關(guān)播種，除草，施肥和澆水的最新可行信息。這些應(yīng)用程序從手持式傳感器，遠程傳感器和氣象站收集數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建深入的分析和有價值的建議。已經(jīng)針對小型農(nóng)民開發(fā)了幾種應(yīng)用程序：

疾病檢測與診斷：可以將可疑植物的照片轉(zhuǎn)發(fā)給專家進行分析。

肥料計算器：土壤傳感器和葉子的顏色可以確定所需的養(yǎng)分。

土壤研究：捕獲土壤圖像以及傳感器的pH值和化學(xué)數(shù)據(jù)，使農(nóng)民可以監(jiān)視和適應(yīng)不斷變化的土壤條件。

水研究：通過照片和亮度記錄確定葉面積指數(shù)可以幫助農(nóng)民確定水需求。

作物收成就緒：使用紫外線和白光拍攝的相機照片可以準確預(yù)測成熟度。

當(dāng)專業(yè)應(yīng)用程序通過分析土壤，作物，雜草和病蟲害變量來提高農(nóng)場生產(chǎn)率，并為農(nóng)業(yè)決策提供有價值的反饋時，小農(nóng)的生活質(zhì)量將得到顯著改善。

四、傳感器對全球農(nóng)業(yè)的影響

在發(fā)展中國家，大約有5億個小農(nóng)場生產(chǎn)的食品占消費量的80％以上。精準農(nóng)業(yè)技術(shù)在全球范圍內(nèi)變得越來越普及。新的手持設(shè)備可以測量植物和土壤的健康狀況，為農(nóng)民提供準確計算肥料需求所需的信息。鑒于聯(lián)合國預(yù)測，到2050年，全球?qū)Z食的需求將增長50％，因此將需要用于各種規(guī)模農(nóng)場的精密農(nóng)業(yè)技術(shù)。

解決大型和小型農(nóng)場的問題并幫助農(nóng)民滿足不斷增長的糧食需求并不是智能，精確農(nóng)業(yè)所能提供的唯一解決方案。智慧農(nóng)業(yè)還提供了許多其他好處，例如：

①降低燃料和能源消耗，從而減少二氧化碳排放；

②通過優(yōu)化氮肥用量減少從土壤釋放的一氧化二氮；

③通過明確肥料和病蟲害防治需求來減少化學(xué)藥品的使用；

④通過監(jiān)測和管理土壤健康來消除養(yǎng)分消耗；

⑤通過減少設(shè)備流量來控制土壤壓實；

⑥最大限度地提高用水效率。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是精訊暢通自主設(shè)計的一款功能強大的農(nóng)業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可廣泛應(yīng)用與大田、茶園、果園等農(nóng)業(yè)基地，幫助生產(chǎn)者實時監(jiān)測空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、降雨量、光照強度、二氧化碳濃度、土壤溫濕度、土壤電導(dǎo)率、土壤PH值等12種環(huán)境參數(shù)，并創(chuàng)新性的將400萬像素高清監(jiān)控球機進行集成，極大的簡化設(shè)備安裝工作，節(jié)省實施成本。設(shè)備部署安裝以后，可以全天候不間斷的幫助生產(chǎn)者實時監(jiān)測基地的環(huán)境、視頻數(shù)據(jù)，變成生產(chǎn)者的千里眼，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化水平。

精訊暢通的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過各種類型的傳感器采集溫度、濕度等物理參數(shù)，通過具體的數(shù)值感知農(nóng)作物生長的具體環(huán)境，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_控制中心，控制中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)進行計算、分析和整理，將最優(yōu)決策方案反饋給農(nóng)戶，農(nóng)戶只需按照這個方案進行操作，就能保證最適合農(nóng)作物生長的環(huán)境，解決了設(shè)備間容易造成的信息孤島問題，實現(xiàn)了場景內(nèi)多種數(shù)據(jù)的同時接入，可對多種設(shè)備進行統(tǒng)一管理，使相關(guān)數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，降低成本，便于管理。

精準農(nóng)業(yè)是一種新型農(nóng)業(yè)模式，實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。超級碼科技股份也將持續(xù)關(guān)注農(nóng)業(yè)智慧化，繼續(xù)深耕在數(shù)字三農(nóng)領(lǐng)域，助力加快農(nóng)業(yè)數(shù)字化進程。

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