农业如何利用大数据打造精准农业

基于物联网等技术的应用,农业领域积累了大量的数据,为大数据应用于农业奠定了基础。从国内国际的发展来看,大数据正在驱动农业发展路径发生变化,以提高农业效率,保障食品安全,实现农产品优质优价,农业大数据蕴含着巨大的商业价值。

本文来自微信公众号“土调”。

农业数字化转型潜力

数字技术通过提高耕作方法的效率,从而更好地利用资源和能源,具有改变农业部门的巨大潜力。推动这一领域采用数字技术的核心驱动力是需要实现可持续和持续的生产,帮助该行业克服高食品需求与有限资源(尤其是水和土地)、气候变化以及劳动力和原材料成本增加等挑战。Transforma Insights在6月的一份报告《农业领域的数字化转型》中指出数字技术具有改变农业部门的巨大潜力,并确定了九个由数字化转型实现的关键变革领域。

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农业中的数字化转型包括使用传感器进行精细监测技术、无人机、农业车辆和机器人,以优化资源的利用(种子、肥料、水)并迅速应对威胁(杂草、害虫、真菌)。本文中讨论的大多数数字化转型解决方案通过提高产量、提高作物质量、提高农场生产力和降低生产成本(包括劳动力成本)来使企业受益。此外,它们通过减少用水量、减少食物浪费、防止地下水污染以及减少农民为了监测田地而进行的旅行中使用的燃料量,对实现可持续发展目标做出了重大贡献。

农业中的九个关键变革领域

在农业领域,有九个由数字化转型实现的关键变革领域。包括:

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1.作物管理

Crop Management

通过田间传感器或卫星图像监测作物、土壤和植物的状况,收集和分析温度、湿度和肥力等数据。

2.自动灌溉系统

Crop Management

基于作物管理传感器、智能气象站、天气报告和其他环境因素收集的数据,自动化灌溉活动。

3.牲畜管理

Crop Management

考虑使用数字化转型技术监测牲畜的健康状况和位置。

4.室内垂直农业和智能温室

Indoor Vertical Farming and Smart Greenhouses

室内垂直农业和智能温室包括在受控环境中使用技术,根据温室或室内农场的植被需求定制(使用水培法或气培法)。

5.无人机农业

Drone Farming

利用无人机增强各种农业实践,包括作物健康评估、灌溉、田间分析、农作物喷洒和种植。

6.农场自动化和机器人

Farm Automation and Robots

农场自动化和机器人,用于承担农民执行的重复性劳动密集型任务的所有自动化解决方案(其他地方未包括),特别是用于收割、播种、除草的机器人以及拖拉机等自动驾驶车辆。

7.农场管理

Farm Management

农场自动化和机器人,用于承担农民执行的重复性劳动密集型任务的所有自动化解决方案(其他地方未包括),特别是用于收割、播种、除草的机器人以及拖拉机等自动驾驶车辆。

8.产出监测

Produce Monitoring

涵盖了在收获后、加工操作之前使用数字化转型技术;主要专注于农场储存的质量控制和分类。

9.供应监测

Supply Monitoring

跟踪肥料、燃料/柴油、饲料(在畜牧业中)和水等投入资源。

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Transforma Insights Agriculture Key Tech Trends

基于物联网等技术的应用,农业领域积累了大量的数据,为大数据应用于农业奠定了基础。从国内国际的发展来看,大数据正在驱动农业发展路径发生变化,以提高农业效率,保障食品安全,实现农产品优质优价,农业大数据蕴含着巨大的商业价值。

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大数据进农田

对农场的土地情况要了如指掌,每4英亩设1个取样点,做土壤的分析测试。完成后,得到一份书面报告,除了给出各个地块详细的土壤成分数据,还有种植不同作物时所需要的肥料、水分以及未来产量等数据。据此,可以精确安排农场的生产计划。随着种植活动,土壤的成分是动态变化的。因此,每过三年,要重新做一次土壤分析,不过,由于精确数据意味着几乎最高的投入产出比,还是很乐意花这笔钱的。农场的坐标和相关信息通过软件上传,即可获得农场范围内的实时天气信息,如温度、湿度、风力、雨水等,这些信息可以帮助他判断每个地块的播种、收获、耕作时间。

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事实上,从生产规划、种植前准备、种植期管理,直到采收,每年要做40多项决策。这些决策大多环环相扣,如果哪一步选错了,那就不得不忍受减产的后果。影响作物生长的因素有很多,土壤、气候、水分、品种、病虫害和杂草等,作物产量是这些因素的综合结果。因此,在现代农业领域,农民光凭经验做出决策已远远不够,需要依靠科学、概率和专业分析得出优化决策。国际种业巨头们已经看到了这步棋,纷纷投入巨资,将产品研发线延伸至大数据支持下的农业决策领域。孟山都近两年分别以2.5亿美元收购Precision Planting公司,9.3亿美元并购Climate Corporation公司。

大数据让农民开始用移动设备管理农场,可以掌握实时的土壤湿度、环境温度和作物状况等信息,大幅度提高了管理的精确性。然而,再好的决策,也需要硬件设备去实施。其实,精准农业的概念和设想,最早在20世纪80年代初提出,经10年后才进入生产应用,彼时技术和设备的储备已基本具备。

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Precusion Planting专门制造与精准农业配套的设备。这些设备可以固定在大马力拖拉机后部,同步运行的播种机和其他设备上。以播种为例,经过数据加载,它们能够根据天气的变化进行不同深度、不同间距以及不同品种的播种活动。在大田中,即使相隔两三米远的两块土地,土壤的水分含量、营养情况、农作物的生长情况都可能不相同。过去几千年中,农民并不区分这种差异,会把同样的品种以等间距播种下去。如今,精准农业颠覆了这一传统,在肥力高的地方密植,在肥力低的地方稀植,还可以更换种子品种。这些作业都是随着播种机的行进,自动完成的。仅此一项改变,即可给玉米带来每公顷300公斤-600公斤的增产。精准农业下的农业机械必须是智能化的,通常安装有卫星导航系统、自动驾驶系统、计算机设备,以及必要的传感器,这样才能“理解”大数据分析软件给出的信息,并准确地执行。智能化的农业机械也大大提高了作业质量,单粒播比率可以提高到99%。农民可以实时监控播种机的准确率,如果出现大面积异常,可以马上停机,检查纠正播种机。以前,如果播种机出了毛病,农民很难立即发现,而只能接受损失。现在,智能化的农机可根据土地的松软程度,自动调节播种动作,以便所有种子处于同样的深度。

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通过全流程的精打细算,精准农业可以极大地节约化肥、水、农药等投入,把各种原料的使用量控制在非常准确的程度,让农业经营像工业流程一样连续地进行,从而实现规模化经营。

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