農業(yè)中的物聯網：技術如何改變農業(yè)實踐

　　隨著物聯網設備在全球范圍內的實施不斷增加，它們被整合到工業(yè)的方方面面，引領工業(yè) 4.0 的發(fā)展，這并不令人意外。致力于優(yōu)化行業(yè)、關鍵基礎設施、環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療保健和供應鏈管理的新舉措只是物聯網使用案例的一部分。

　　另一個依賴物聯網的行業(yè)是農業(yè)，通過實施復雜的物聯網基礎設施，農業(yè)正在徹底改變。全球農業(yè)市場正在利用物聯網作為作物監(jiān)測、優(yōu)化資源、牲畜管理和自動化新舉措的一部分。然而，實施并非易事。即使在農業(yè)領域，物聯網也包含許多獨特的用例，每個用例都有自己的挑戰(zhàn)、成本和風險。然而，如果農業(yè)部門能夠克服這些挑戰(zhàn)，那么它將為農業(yè)的徹底轉型鋪平道路，其好處可能遠遠超出農業(yè)，對環(huán)境、經濟和供需產生積極影響。

　　物聯網在農業(yè)中的應用情況如何?

　　物聯網在農業(yè)中的用例多種多樣，但本質上歸結為優(yōu)化和自動化管理農作物產量和牲畜的過程、減少浪費以及監(jiān)測外部因素(例如天氣和環(huán)境對農產品的影響)。讓我們來看看四種不同的用例：

　　精準農業(yè)——精準農業(yè)是一種戰(zhàn)略性的農業(yè)方法，它使用物聯網使設備能夠觀察和測量農作物以及牲畜，然后處理數據以確定精確的農產品需求并做出相應的反應。根據 Meticulous Research 2 月份的公告，精準農業(yè)市場預計到 2031 年將達到 278.1 億美元，2024 年至 2031 年的復合年增長率為 12.9%。這一預期增長歸因于政府越來越多地推動在農業(yè)部門使用現代技術的舉措。氣候變化也影響了對精準農業(yè)日益增長的需求。

　　物聯網傳感器通過測量土壤水分含量、濕度和溫度變化、降水量和土壤養(yǎng)分來優(yōu)化農業(yè)管理和生產。類似的追蹤設備也可應用于畜牧業(yè)，以評估牛的繁殖、總體健康狀況、體重和產奶量。

　　農產品工人能夠將這些信息應用于他們的農業(yè)實踐，包括作物施肥、牲畜飲食、季節(jié)性農業(yè)規(guī)劃和確定收獲時間。這些數據還使農場能夠應對不可預見的問題，例如作物和動物疾病爆發(fā)并減輕傳播，以及監(jiān)測作物生長和管理灌溉。將這些數據應用于農業(yè)實踐可以通過應對環(huán)境變化和減少資源浪費來提高農業(yè)可持續(xù)性。

　　無人機的使用——物聯網連接的無人機是農業(yè)部門用來監(jiān)測作物、牲畜、天氣和農產品的另一種工具。無人機使成像成為一種現場監(jiān)測方法，其優(yōu)點是能夠在惡劣的天氣和光照條件下進行觀察，而衛(wèi)星成像可能無法穿透這些條件，從而提高成像精度。這種精度使農場能夠監(jiān)測害蟲、雜草和疾病，并相應地對其出現做出反應。有了準確的概覽，可以更有效地監(jiān)測田間狀況，并簡化種植和播種的管理。

　　無人機還被用于授粉、施肥和噴灑農藥。這種自動化過程減少了對手工耕作的需求，節(jié)省了時間和資源。

　　牲畜監(jiān)測——可穿戴物聯網連接設備可以實時監(jiān)測牲畜，包括位置跟蹤和健康監(jiān)測。大約七年前，當我們了解到聯網奶牛的概念時，全世界開始聽說這些實現。通過這種方式，農民可以深入了解牲畜的身體和生殖健康狀況，并使用其位置數據實現自動喂食或地理圍欄實踐，將牲畜保持在指定的限制范圍內。

　　牲畜可穿戴設備還減少了農民親自評估牲畜的需要。它們還可以收集比傳統(tǒng)觀察更多的數據，使他們能夠為每只動物制定個性化的飲食、繁殖和護理計劃，以促進其生長，并能夠盡早發(fā)現疾病并防止進一步傳播。

　　智能溫室——智能溫室是一種先進的農業(yè)結構，利用物聯網技術為植物生長創(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)行器和自動化系統(tǒng)，以監(jiān)測和調節(jié)各種環(huán)境因素，確保農作物的最佳生長條件。

　　智能溫室的概念有助于簡化室內農業(yè)。通過集成物聯網技術，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節(jié)環(huán)境，以優(yōu)化植物生長。它們的傳感器和執(zhí)行器協(xié)同工作，為每種植物創(chuàng)造完美的生長條件，實時調整外部天氣或內部生長模式的變化。

　　在農業(yè)中實施物聯網的挑戰(zhàn)是什么?

　　多年來，電子農業(yè)或智能農業(yè)一直在試驗和改進數字和自動化技術和實踐的利用，其結果可能是全球農業(yè)、環(huán)境計劃和經濟的重大進步之一。但高回報往往伴隨著高風險，而新的基于物聯網的農業(yè)實踐則兼具這兩種特點。物聯網增強型農業(yè)尚處于起步階段，存在許多挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)可能會阻礙這些實踐得到適當利用和普及，甚至可能在它有機會適當起飛之前就阻礙進一步的投資。為了應對這些挑戰(zhàn)，以減輕不斷發(fā)展的實踐的風險，首先必須了解它們：

　　復雜的采用

　　物聯網在農業(yè)中的采用充滿了挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)源于農業(yè)環(huán)境和技術本身的本質。連接問題是一個令人擔憂的問題，因為許多農場位于互聯網接入有限或不可靠的農村地區(qū)。這種缺乏連接性阻礙了物聯網解決方案的有效部署，這些解決方案依賴于持續(xù)的數據傳輸才能發(fā)揮最佳作用。它們的互聯網接入不僅有限，而且它們的能源容量往往也有限。農業(yè)物聯網的能源需求是巨大的，尤其是考慮到規(guī)模——整個田地都配備了必須持續(xù)運行的傳感器。雖然太陽能和風能等可再生能源提供了可行的解決方案，但將這些系統(tǒng)與物聯網基礎設施相結合需要規(guī)劃和投資。

　　還必須考慮維護，因為設備的耐用性和可修復性是戶外農業(yè)通常惡劣且不可預測的條件下的關鍵考慮因素。一些先進的物聯網技術可能需要合格工程師的專業(yè)知識進行維修，這進一步增加了維護過程的復雜性。它們的復雜性可以擴展到這樣一個事實：物聯網系統(tǒng)必須設計為與現有的農業(yè)系統(tǒng)(如灌溉和氣候控制設置)互操作。確保與這些現有系統(tǒng)的兼容性和無縫集成對于避免破壞當前運營和最大限度地發(fā)揮物聯網的優(yōu)勢至關重要。

　　物聯網安全挑戰(zhàn)

　　物聯網與農業(yè)的融合也帶來了一系列安全挑戰(zhàn)和相關成本。物聯網安全挑戰(zhàn)涉及范圍廣泛，例如數據管理和維護，這對于確保從無數設備收集的信息的可靠性和可訪問性至關重要。隱私問題也存在，因為必須保護與農業(yè)實踐相關的個人和運營數據，防止未經授權的訪問。在所有這些方面，必須遵守監(jiān)管標準，要求遵守旨在保護數據完整性和隱私的一系列法律。

　　基于云的系統(tǒng)易受網絡攻擊，這是一個重大風險，因為這些平臺通常是物聯網運營的支柱;這里的漏洞可能導致長時間的停機，擾亂一個可能沒有完全能力處理此類網絡安全事件的行業(yè)。此外，證書的管理和更新對于安全通信至關重要，但它們帶來了后勤挑戰(zhàn)，必須加以解決以防止系統(tǒng)故障。

　　實施和管理成本

　　在實施和管理成本方面，財務影響相當大，特別是對于可能缺乏此類技術投資資源的小型本地農場，通常需要政府或外部資金。雇用專業(yè)員工來管理和解釋物聯網數據會增加勞動力成本，而運行這些設備的能源需求會增加運營費用。

　　潛在的安全漏洞(從數據丟失到運營中斷)也會產生大量成本，這凸顯了采取主動安全措施的必要性。盡管對預算有影響，但投資于保護物聯網生態(tài)系統(tǒng)和設備的安全實踐是不可商榷的，因為它確保了這些創(chuàng)新農業(yè)解決方案的長期可行性和安全性。

　　農業(yè)中安全物聯網的必要性

　　雖然在農業(yè)中實施物聯網面臨重大挑戰(zhàn)，但在農業(yè)中使用智能機械可以引領我們走向更可持續(xù)的未來，不僅可以改變農業(yè)的面貌，還可以優(yōu)化供應鏈，解決糧食和農產品短缺問題，并為農業(yè)創(chuàng)造一個更可持續(xù)、更節(jié)能的未來。

　　這使得培育這些不斷發(fā)展的技術、獲得適當的支持、投資和研究，以及最重要的是保護這些技術變得至關重要。在農業(yè)中部署物聯網必須伴隨強大的安全措施，以防止任何連接系統(tǒng)固有的漏洞。如果沒有嚴格的安全措施，新的電子農業(yè)計劃就有可能因安全漏洞而無法發(fā)揮其潛力、遭受撤資，甚至面臨過早終止的風險。

　　嚴格安全措施的必要性

　　物聯網設備的互聯性使其容易受到網絡威脅，這可能會對農業(yè)運營的完整性和可靠性產生毀滅性的影響。因此，必須做到：

　　安全是重中之重：從一開始，安全就必須融入農業(yè)物聯網解決方案的結構中，并定期更新和修補以應對新出現的威脅。

　　研究投資：持續(xù)的網絡安全研究可以確保農業(yè)部門始終領先于潛在的漏洞。

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

　　雖然物聯網是農業(yè)革命性未來的關鍵，但只有通過嚴格的安全措施，我們才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。至關重要的是，這些不斷發(fā)展的技術不僅要得到培育和支持，還要使用最高標準的網絡安全進行保護。只有這樣，我們才能確保電子農業(yè)的創(chuàng)新種子能夠開花結果，成為我們設想的可持續(xù)、高效和安全的未來。

　　作者：Martin Lowry

　　來源：千家網