全球农业部门承受着巨大的压力。根据联合国粮食及农业组织(FAO)的数据，到2050年，全球粮食产量将需要增加50%，才能满足近100亿人口的需求。新兴经济体中生活水平的提高是食品消费爆炸性增长的另一个重要因素。挑战是，这个紧迫问题不能简单地通过增加耕地面积来解决。集约型农业已经占据了地球表面约40%的面积，造成了生物多样性的重大损失、土壤退化以及11%的温室气体排放。
那么，这些全球性问题的可行解决方案是什么?食品消费行为的重大转变势在必行，但也有足够的机会来改善农业活动。优化农业效率为建立可持续的粮食生产系统铺平了道路，该系统可以满足全球需求，同时减少资源使用和环境足迹。此外，新兴的创新技术，如物联网，被认为是实现这一目标的催化剂。即使您不在这个行业，您也可能听到过“智慧农业”这个词，因为它有着巨大的吸引力。但是，基于物联网的精准农业远不止是一个技术术语，人们对其令人信服的前景已经有了全面的了解。一个简单的证据是，对农业技术公司的投资同比增长了43%，2018年达到169亿美元。
为什么选择智慧农业?
那么，是什么让智慧农业如此令人着迷呢?简单的答案是，阐明数据和见解。传统上，农民主要依靠人工来检查其作物和牲畜的健康状况。不用说，这一费力流程会产生巨大的运营成本，同时无法及时、可靠地了解现场情况。智慧农业系统由无线传感器提供动力，能够实时感知土壤状况和影响作物生长的各种外部因素。然后，由一个分析平台处理这些数据，以便根据需要，有针对性地执行各种耕作方法，如播种、灌溉和施肥。由于拥有足够可靠的数据，甚至可以建立预测模型来帮助识别和预防不利于作物健康的状况。借助物联网技术，农民还可以监测牲畜的健康状况，并在任何地方出现疾病或盗窃企图的最初迹象时立即获得警报。
除了减少效率低下和容易出错的人为干预之外，智慧农业还可以提高产量，同时最大程度地减少农药、水和其他资源的利用。这反过来又转化为以更低的环境足迹获得更高的生产力。为了详细探讨智慧农业带来的好处，下面我们将深入探讨一些主要应用。
1. 变量应用
农药和化肥的使用非常棘手，即使对于经验最丰富的农民也是如此。过度使用会对环境和消费者的安全造成不利影响，而如果不进行处理，则可能会对产量造成重大影响。通过在田间安装大量物联网传感器，农民可以建立一个精确的、精细的地形、土壤条件(如温度、辐射、盐度等)和虫害水平地图。这允许按需定制农用化学品的应用，以满足农场某个地块的特定需求，而不是冗余、有害的地毯式喷洒使用。此外，土壤数据对播种和播种决策有很大影响，可以指导作物种植者找到最佳产量的最佳时机。
2. 灌溉控制
我们中很少有人知道农业是最耗水的行业，灌溉占全球用水量的70%。在日益严峻的环境挑战中，该行业在可预见的未来很容易出现日益严重的用水危机。利用土壤湿度和天气数据，农民可以有效地评估分散作物区甚至单株作物的用水量。(来源iothome)将这些数据集成到喷灌系统中，可以实现自动的、定制的灌溉活动，以避免水量不足或过多，从而提高用水效率和作物生长。与传统的手动系统相比，智能灌溉系统预计在旱季可以节约45%的用水，在雨季可以节约80%的用水。除了显著的节水优势，无线传感器还有助于远程监控水箱水位，特别是在偏远地区，以确保无缝供水。
3. 牲畜管理
在农作物方面，智慧农业技术进一步有助于监测牲畜健康。当涉及到大型畜群时，个别牲畜的异常或繁殖迹象往往不被注意。多亏了牲畜可穿戴设备，农民现在可以很容易地跟踪每头牲畜的重要指标，包括体温、呼吸、地理位置和放牧活动。在分析平台的帮助下，他们会立即得到任何正在发生的疾病和痛苦通知，以便及时进行护理和治疗，并提高畜群的福祉。此外，传感器输入还可告知每头牛的发情和产犊过程，以提高受孕率和繁殖健康。同样，位置数据可简化广阔空地上的畜群管理，并帮助牧场主快速发现牲畜偷盗或寻找丢失的牲畜。
4. 粮仓监控
每年，全球浪费的粮食数量高达16亿吨，其中大部分都是由于粮仓管理不良造成的。在这种情况下，物联网传感器可以报告粮仓的温度、湿度和其他重要参数。因此，作物种植者可以对任何异常的仓储条件保持警惕，并采取纠正措施，以最大限度地减少粮食的浪费(变质)。同时，有关当前库存水平的数据有助于物流协调，以避免储存粮食过多和作物浪费。同样，对于储存牲畜饲料的容器，传感器的洞察使农民能够优化补货计划，并消除昂贵的紧急运送。
5. 先进的耕作方法
除了传统的耕作方法，科学家和作物种植者正在努力寻求新的农业创新，以应对粮食短缺挑战。精准农业技术提供了前所未有的作物可见性，是垂直农业、有机农业或生态农业等新的可持续农业实践的强大推动者。垂直农业是将植物垂直堆叠种植，可在较少的土地和用水需求下提供更高的产量，是城市环境的理想选择。为了确保作物的持续健康生长，这些室内农场需要使用各种无线传感器对光、温度和空气质量等微气候因素进行非常严格的管理。同样，生态农业和有机农业，其中农药的使用大大减少或完全被放弃，因此需要对易受伤害的作物进行全天候监测，以有效控制病虫害。
总结
得益于低成本的传感器和诸如低功耗广域网(LPWAN)之类的新无线选项，跨大规模农田收集精细数据从未如此简单且负担得起。物联网传感器网络与其他技术(如农业无人机)相结合，使农民能够在提高资源利用率的同时，更好地控制作物和牲畜的质量。除了盈利能力之外，用于精准农业的物联网将成为我们未来可持续食品系统的关键组成部分。
