農(nóng)業(yè)中的物聯(lián)網(wǎng)：技術(shù)如何改變農(nóng)業(yè)實(shí)踐

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在全球范圍內(nèi)的實(shí)施不斷增加，它們被整合到工業(yè)的方方面面，引領(lǐng)工業(yè) 4.0 的發(fā)展，這并不令人意外。致力于優(yōu)化行業(yè)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療保健和供應(yīng)鏈管理的新舉措只是物聯(lián)網(wǎng)使用案例的一部分。

　　另一個(gè)依賴物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)是農(nóng)業(yè)，通過(guò)實(shí)施復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，農(nóng)業(yè)正在徹底改變。全球農(nóng)業(yè)市場(chǎng)正在利用物聯(lián)網(wǎng)作為作物監(jiān)測(cè)、優(yōu)化資源、牲畜管理和自動(dòng)化新舉措的一部分。然而，實(shí)施并非易事。即使在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)也包含許多獨(dú)特的用例，每個(gè)用例都有自己的挑戰(zhàn)、成本和風(fēng)險(xiǎn)。然而，如果農(nóng)業(yè)部門(mén)能夠克服這些挑戰(zhàn)，那么它將為農(nóng)業(yè)的徹底轉(zhuǎn)型鋪平道路，其好處可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出農(nóng)業(yè)，對(duì)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和供需產(chǎn)生積極影響。

　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用情況如何?

　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的用例多種多樣，但本質(zhì)上歸結(jié)為優(yōu)化和自動(dòng)化管理農(nóng)作物產(chǎn)量和牲畜的過(guò)程、減少浪費(fèi)以及監(jiān)測(cè)外部因素(例如天氣和環(huán)境對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的影響)。讓我們來(lái)看看四種不同的用例：

　　精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)——精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是一種戰(zhàn)略性的農(nóng)業(yè)方法，它使用物聯(lián)網(wǎng)使設(shè)備能夠觀察和測(cè)量農(nóng)作物以及牲畜，然后處理數(shù)據(jù)以確定精確的農(nóng)產(chǎn)品需求并做出相應(yīng)的反應(yīng)。根據(jù) Meticulous Research 2 月份的公告，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)預(yù)計(jì)到 2031 年將達(dá)到 278.1 億美元，2024 年至 2031 年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為 12.9%。這一預(yù)期增長(zhǎng)歸因于政府越來(lái)越多地推動(dòng)在農(nóng)業(yè)部門(mén)使用現(xiàn)代技術(shù)的舉措。氣候變化也影響了對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)日益增長(zhǎng)的需求。

　　物聯(lián)網(wǎng)傳感器通過(guò)測(cè)量土壤水分含量、濕度和溫度變化、降水量和土壤養(yǎng)分來(lái)優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理和生產(chǎn)。類似的追蹤設(shè)備也可應(yīng)用于畜牧業(yè)，以評(píng)估牛的繁殖、總體健康狀況、體重和產(chǎn)奶量。

　　農(nóng)產(chǎn)品工人能夠?qū)⑦@些信息應(yīng)用于他們的農(nóng)業(yè)實(shí)踐，包括作物施肥、牲畜飲食、季節(jié)性農(nóng)業(yè)規(guī)劃和確定收獲時(shí)間。這些數(shù)據(jù)還使農(nóng)場(chǎng)能夠應(yīng)對(duì)不可預(yù)見(jiàn)的問(wèn)題，例如作物和動(dòng)物疾病爆發(fā)并減輕傳播，以及監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)和管理灌溉。將這些數(shù)據(jù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)踐可以通過(guò)應(yīng)對(duì)環(huán)境變化和減少資源浪費(fèi)來(lái)提高農(nóng)業(yè)可持續(xù)性。

　　無(wú)人機(jī)的使用——物聯(lián)網(wǎng)連接的無(wú)人機(jī)是農(nóng)業(yè)部門(mén)用來(lái)監(jiān)測(cè)作物、牲畜、天氣和農(nóng)產(chǎn)品的另一種工具。無(wú)人機(jī)使成像成為一種現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，其優(yōu)點(diǎn)是能夠在惡劣的天氣和光照條件下進(jìn)行觀察，而衛(wèi)星成像可能無(wú)法穿透這些條件，從而提高成像精度。這種精度使農(nóng)場(chǎng)能夠監(jiān)測(cè)害蟲(chóng)、雜草和疾病，并相應(yīng)地對(duì)其出現(xiàn)做出反應(yīng)。有了準(zhǔn)確的概覽，可以更有效地監(jiān)測(cè)田間狀況，并簡(jiǎn)化種植和播種的管理。

　　無(wú)人機(jī)還被用于授粉、施肥和噴灑農(nóng)藥。這種自動(dòng)化過(guò)程減少了對(duì)手工耕作的需求，節(jié)省了時(shí)間和資源。

　　牲畜監(jiān)測(cè)——可穿戴物聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)牲畜，包括位置跟蹤和健康監(jiān)測(cè)。大約七年前，當(dāng)我們了解到聯(lián)網(wǎng)奶牛的概念時(shí)，全世界開(kāi)始聽(tīng)說(shuō)這些實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種方式，農(nóng)民可以深入了解牲畜的身體和生殖健康狀況，并使用其位置數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食或地理圍欄實(shí)踐，將牲畜保持在指定的限制范圍內(nèi)。

　　牲畜可穿戴設(shè)備還減少了農(nóng)民親自評(píng)估牲畜的需要。它們還可以收集比傳統(tǒng)觀察更多的數(shù)據(jù)，使他們能夠?yàn)槊恐粍?dòng)物制定個(gè)性化的飲食、繁殖和護(hù)理計(jì)劃，以促進(jìn)其生長(zhǎng)，并能夠盡早發(fā)現(xiàn)疾病并防止進(jìn)一步傳播。

　　智能溫室——智能溫室是一種先進(jìn)的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造優(yōu)化和可控的環(huán)境。這些高科技溫室集成了傳感器、執(zhí)行器和自動(dòng)化系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)各種環(huán)境因素，確保農(nóng)作物的最佳生長(zhǎng)條件。

　　智能溫室的概念有助于簡(jiǎn)化室內(nèi)農(nóng)業(yè)。通過(guò)集成物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些溫室成為可以控制溫度、濕度、光照水平甚至二氧化碳濃度的自我調(diào)節(jié)環(huán)境，以優(yōu)化植物生長(zhǎng)。它們的傳感器和執(zhí)行器協(xié)同工作，為每種植物創(chuàng)造完美的生長(zhǎng)條件，實(shí)時(shí)調(diào)整外部天氣或內(nèi)部生長(zhǎng)模式的變化。

　　在農(nóng)業(yè)中實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)的挑戰(zhàn)是什么?

　　多年來(lái)，電子農(nóng)業(yè)或智能農(nóng)業(yè)一直在試驗(yàn)和改進(jìn)數(shù)字和自動(dòng)化技術(shù)和實(shí)踐的利用，其結(jié)果可能是全球農(nóng)業(yè)、環(huán)境計(jì)劃和經(jīng)濟(jì)的重大進(jìn)步之一。但高回報(bào)往往伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)，而新的基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)實(shí)踐則兼具這兩種特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)增強(qiáng)型農(nóng)業(yè)尚處于起步階段，存在許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能會(huì)阻礙這些實(shí)踐得到適當(dāng)利用和普及，甚至可能在它有機(jī)會(huì)適當(dāng)起飛之前就阻礙進(jìn)一步的投資。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，以減輕不斷發(fā)展的實(shí)踐的風(fēng)險(xiǎn)，首先必須了解它們：

　　復(fù)雜的采用

　　物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的采用充滿了挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)源于農(nóng)業(yè)環(huán)境和技術(shù)本身的本質(zhì)。連接問(wèn)題是一個(gè)令人擔(dān)憂的問(wèn)題，因?yàn)樵S多農(nóng)場(chǎng)位于互聯(lián)網(wǎng)接入有限或不可靠的農(nóng)村地區(qū)。這種缺乏連接性阻礙了物聯(lián)網(wǎng)解決方案的有效部署，這些解決方案依賴于持續(xù)的數(shù)據(jù)傳輸才能發(fā)揮最佳作用。它們的互聯(lián)網(wǎng)接入不僅有限，而且它們的能源容量往往也有限。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的能源需求是巨大的，尤其是考慮到規(guī)模——整個(gè)田地都配備了必須持續(xù)運(yùn)行的傳感器。雖然太陽(yáng)能和風(fēng)能等可再生能源提供了可行的解決方案，但將這些系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合需要規(guī)劃和投資。

　　還必須考慮維護(hù)，因?yàn)樵O(shè)備的耐用性和可修復(fù)性是戶外農(nóng)業(yè)通常惡劣且不可預(yù)測(cè)的條件下的關(guān)鍵考慮因素。一些先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可能需要合格工程師的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行維修，這進(jìn)一步增加了維護(hù)過(guò)程的復(fù)雜性。它們的復(fù)雜性可以擴(kuò)展到這樣一個(gè)事實(shí)：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)必須設(shè)計(jì)為與現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)(如灌溉和氣候控制設(shè)置)互操作。確保與這些現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性和無(wú)縫集成對(duì)于避免破壞當(dāng)前運(yùn)營(yíng)和最大限度地發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)至關(guān)重要。

　　物聯(lián)網(wǎng)安全挑戰(zhàn)

　　物聯(lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)的融合也帶來(lái)了一系列安全挑戰(zhàn)和相關(guān)成本。物聯(lián)網(wǎng)安全挑戰(zhàn)涉及范圍廣泛，例如數(shù)據(jù)管理和維護(hù)，這對(duì)于確保從無(wú)數(shù)設(shè)備收集的信息的可靠性和可訪問(wèn)性至關(guān)重要。隱私問(wèn)題也存在，因?yàn)楸仨毐Ｗo(hù)與農(nóng)業(yè)實(shí)踐相關(guān)的個(gè)人和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。在所有這些方面，必須遵守監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，要求遵守旨在保護(hù)數(shù)據(jù)完整性和隱私的一系列法律。

　　基于云的系統(tǒng)易受網(wǎng)絡(luò)攻擊，這是一個(gè)重大風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)檫@些平臺(tái)通常是物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的支柱;這里的漏洞可能導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)，擾亂一個(gè)可能沒(méi)有完全能力處理此類網(wǎng)絡(luò)安全事件的行業(yè)。此外，證書(shū)的管理和更新對(duì)于安全通信至關(guān)重要，但它們帶來(lái)了后勤挑戰(zhàn)，必須加以解決以防止系統(tǒng)故障。

　　實(shí)施和管理成本

　　在實(shí)施和管理成本方面，財(cái)務(wù)影響相當(dāng)大，特別是對(duì)于可能缺乏此類技術(shù)投資資源的小型本地農(nóng)場(chǎng)，通常需要政府或外部資金。雇用專業(yè)員工來(lái)管理和解釋物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)會(huì)增加勞動(dòng)力成本，而運(yùn)行這些設(shè)備的能源需求會(huì)增加運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。

　　潛在的安全漏洞(從數(shù)據(jù)丟失到運(yùn)營(yíng)中斷)也會(huì)產(chǎn)生大量成本，這凸顯了采取主動(dòng)安全措施的必要性。盡管對(duì)預(yù)算有影響，但投資于保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)和設(shè)備的安全實(shí)踐是不可商榷的，因?yàn)樗_保了這些創(chuàng)新農(nóng)業(yè)解決方案的長(zhǎng)期可行性和安全性。

　　農(nóng)業(yè)中安全物聯(lián)網(wǎng)的必要性

　　雖然在農(nóng)業(yè)中實(shí)施物聯(lián)網(wǎng)面臨重大挑戰(zhàn)，但在農(nóng)業(yè)中使用智能機(jī)械可以引領(lǐng)我們走向更可持續(xù)的未來(lái)，不僅可以改變農(nóng)業(yè)的面貌，還可以優(yōu)化供應(yīng)鏈，解決糧食和農(nóng)產(chǎn)品短缺問(wèn)題，并為農(nóng)業(yè)創(chuàng)造一個(gè)更可持續(xù)、更節(jié)能的未來(lái)。

　　這使得培育這些不斷發(fā)展的技術(shù)、獲得適當(dāng)?shù)闹С?、投資和研究，以及最重要的是保護(hù)這些技術(shù)變得至關(guān)重要。在農(nóng)業(yè)中部署物聯(lián)網(wǎng)必須伴隨強(qiáng)大的安全措施，以防止任何連接系統(tǒng)固有的漏洞。如果沒(méi)有嚴(yán)格的安全措施，新的電子農(nóng)業(yè)計(jì)劃就有可能因安全漏洞而無(wú)法發(fā)揮其潛力、遭受撤資，甚至面臨過(guò)早終止的風(fēng)險(xiǎn)。

　　嚴(yán)格安全措施的必要性

　　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互聯(lián)性使其容易受到網(wǎng)絡(luò)威脅，這可能會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)運(yùn)營(yíng)的完整性和可靠性產(chǎn)生毀滅性的影響。因此，必須做到：

　　安全是重中之重：從一開(kāi)始，安全就必須融入農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的結(jié)構(gòu)中，并定期更新和修補(bǔ)以應(yīng)對(duì)新出現(xiàn)的威脅。

　　研究投資：持續(xù)的網(wǎng)絡(luò)安全研究可以確保農(nóng)業(yè)部門(mén)始終領(lǐng)先于潛在的漏洞。

　　支持和教育：必須讓農(nóng)民和利益相關(guān)者了解安全措施的重要性，以培養(yǎng)警惕和準(zhǔn)備的文化。

　　雖然物聯(lián)網(wǎng)是農(nóng)業(yè)革命性未來(lái)的關(guān)鍵，但只有通過(guò)嚴(yán)格的安全措施，我們才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。至關(guān)重要的是，這些不斷發(fā)展的技術(shù)不僅要得到培育和支持，還要使用最高標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全進(jìn)行保護(hù)。只有這樣，我們才能確保電子農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新種子能夠開(kāi)花結(jié)果，成為我們?cè)O(shè)想的可持續(xù)、高效和安全的未來(lái)。

　　作者：Martin Lowry

　　來(lái)源：千家網(wǎng)