传感器如何使农业变得更聪明 | 地平线杂志

我们在欧洲的超级市场货架上都能找到丰富的食物，这是几代农民几千年来积累的知识的结果。

但是随着全球人口的增长 未来30年将达到22亿 达到98亿，将有更多的食物可以吃。 同时，农民面临着种植这种多余的食物，同时减少用水，土地，肥料和农药的使用。

在欧洲，仅农业一项就造成了超过 10％ 的温室气体排放量和44％的用水量，而农药使用对授粉媒介的重大影响以及更广泛的生态系统。

为了应对这些挑战，欧洲各地的农民一直在与研究人员和工程师合作开发新技术，他们希望这将迎来“精确农业”的时代。 通过将传感器网络安装在田地上或附着在动物身上，他们可以收集有关农作物和畜群健康状况的实时数据，从而使他们可以更好地决定如何管理它们。

“我们需要通过用相同或更少的资源做更多的事情来解决农业系统的环境足迹，”该组织的传播经理Francois Lienard说。 2020年粮食和农业互联网 （IoF2020）项目。 该项目一直在协调一系列实验，将传感器，农业机械和自动化设备链接在一起，形成一个农业“物联网”。

奶牛

在一个示例中，丹麦，德国，拉脱维亚和立陶宛的六个农场的2200头奶牛都装有带有无线射频识别天线的耳标，以在每只动物访问智能机器人喂食器时进行识别。 的 喂食器可以检测到母牛何时将头伸入喂食器，并记录每头母牛的探访时间以及确切剂量的矿物质饲料补充剂。

“我们需要通过使用相同或更少的资源做更多的事情来解决农业系统的环境足迹。”

弗朗索瓦·利纳德（Francois Lienard），《 2020年粮食和农业互联网》

奶牛出生前和产犊后100天的饮食对于保持它们的健康和确保所生产的牛奶的质量尤为重要，这是补充矿物质的帮助。

奶牛健康状况不佳会影响其生育能力，因此会减少能够生产牛奶的动物数量，并影响牛奶本身的质量。

尚未公布的初步结果表明，使用智能耳标和喂食器的牛群的牛奶产量增加了1％，但是 牛奶质量提高20％。 同时，与没有标签的畜群相比，患病动物的数量减少了6％，由于健康问题而被淘汰的母牛数量减少了24％。

控制奶牛食用的矿物质还可以减少粪便中氨和磷酸盐的流失量，这可能会影响田间流水的质量。

能够监视母牛对喂食器的走访，使农民能够发现进食不足的任何动物。 喂食器连接到基于云的系统，然后可以自动调整补给量并喂养每只动物。 它还通过查看奶牛活动的变化来提供有关奶牛行为和健康的更多信息。 英国斯特拉斯克莱德大学和爱尔兰沃特福德理工学院的一些项目合作伙伴是 使用衣领式加速度计 和计步器以及人工智能，以进一步监测动物运动情况并寻找 疾病的早​​期迹象，例如个体母牛的la行。

丹麦Skødstrup农业研究咨询机构Organe Institute首席执行官HenningLyngsøFoged说：“我们知道奶牛在发情期间（发情时）的活动水平显着增加，而活动减少是由疾病引起的。” ，以及 精密矿物质补充实验 在IoF2020下。

作物

但是，物联网还可以帮助那些试图种植可耕作物的农民。 在IoF2020的33个实验中 是太阳能供电的无线传感器 监测土壤中的水分，养分含量，湿度和天气状况 字段的不同“区域” 因此，农民可以精确调整作物的生长方式。

利亚纳德说：“如果在一块田地的西北上角土壤水分或湿度不是最佳的，那么农民将知道他们只需要灌溉那特定部分而不是整个田地。” “这可以为他们节省大量水和时间。”

同样的方法可以帮助减少田间所需的肥料和农药量。 专用的热成像和光谱成像相机可用于检测病虫害的早期迹象，并有助于发现 植物的生长速度。

利纳德说：“例如，在一个葡萄园中，我们将一台光谱摄影机安装在拖拉机上，为每棵葡萄树拍照。 通过分析图片，可以检测出绿色的不同阴影，以显示植物是否缺乏营养或水分。 它还可以检测叶子上的昆虫水平。” 他说，这台机器然后创建一张显示昆虫水平的地图，以帮助农民了解在哪里采取行动。

葡萄园面临的另一个挑战是葡萄藤之间的草和杂草的生长，这会抢走它们的水分和养分。 一种方法是使用 可以在行间摇摆的机器人割草机，将草修剪得尽可能靠近藤本植物而不会对其造成损害。

该技术正在作为另一个欧洲范围内的项目的一部分进行开发 SmartAgriHubs，该项目历时四年，于12月结束，被视为IoF2020的继任者。 它召集了一个由160个来自农业和食品工业的研究机构和合作伙伴组成的财团，在欧洲206个数字创新中心中共同努力。 他们一起进行了28个实验，旨在在实际农业中测试新技术，以便最终将它们商业化。

养猪场

其中有一些旨在 减少养猪场的抗生素使用 通过在动物身上使用可穿戴式传感器来监视其健康状况。 其他人使用微型传感器来测量 商业蜂蜜蜂箱中的蜜蜂运动。

“使用人工智能，可以对这种行为进行预测，将其与温度和湿度结合起来，以查找任何问题，”该公司通讯经理Lorena van de Kolk说 SmartAgriHubs。 有了这些信息，养蜂人就可以警惕诸如螨螨病或蜜蜂中农药暴露引起的问题。

西班牙南部安达卢西亚的一个项目是开发无人驾驶和地面机器人，该机器人可以对橄榄树和葡萄树上的叶子进行成像，使用 人工智能算法可以检测农作物病害的早期迹象。 另一个目标是减少在这个干旱多发的欧洲地区灌溉作物所需的水量。

但是，尽管所有这些连接的数字技术都有潜力使农业生产效率更高，对环境的危害更小，但在实施过程中仍存在许多障碍。 利纳德说：“目前所需的投资是很高的，一旦您致力于一项特定的技术，就必须坚持使用那种技术，因为它们通常不能互换。”

IoF2020项目的一部分是建立可应用于为农业开发的所有数字技术的标准，以便农民可以轻松地在不同产品之间自由交换。

除了提高农民生产食物的能力之外，这种数字化农业方法还可以通过将其收集的数据出售给其他组织或公司，从而为他们提供新的收入来源。

利纳德说：“当然，需要有数据安全性和围绕这些数据的法律框架。”

“但我们希望，最终农民将拥有一整套解决方案，可用于增加产量，减少环境足迹并节省农民时间。”

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章，请考虑在社交媒体上分享。