智慧農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
19世紀(jì)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)了以蒸汽機(jī)為代表的新型機(jī)械，農(nóng)業(yè)機(jī)械的廣泛使用和農(nóng)戶大量使用化學(xué)藥品標(biāo)志著農(nóng)業(yè)2.0時(shí)代的開始。
20 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，全新的智慧農(nóng)業(yè)時(shí)代到來(lái)。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、人工智能、云計(jì)算和遙感等新技術(shù)的應(yīng)用，顯著改善了農(nóng)業(yè)活動(dòng)，慧農(nóng)業(yè)中的大數(shù)據(jù)提供了實(shí)時(shí)農(nóng)業(yè)狀況的推斷性概覽，使農(nóng)民能夠做出有效的決策。
全球多個(gè)多邊組織和發(fā)展中國(guó)家已提出采用智能農(nóng)業(yè)技術(shù)來(lái)提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，在優(yōu)化農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力需求和提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量方面，傳感器可以持續(xù)更準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)農(nóng)作物，在農(nóng)作物生命周期的早期階段檢測(cè)任何不良狀況。當(dāng)前的農(nóng)業(yè)從農(nóng)作物播種到收獲、儲(chǔ)存和運(yùn)輸都采用了智能工具。由于其精確的監(jiān)測(cè)能力，適當(dāng)使用各種傳感器使整個(gè)操作更加高效和有利可圖。此外，快速收集數(shù)據(jù)的傳感器可直接在線獲取以供進(jìn)一步評(píng)估，并為每個(gè)地點(diǎn)提供針對(duì)農(nóng)作物和場(chǎng)地的農(nóng)業(yè)。
智能農(nóng)業(yè)和監(jiān)測(cè)解決了與作物生產(chǎn)相關(guān)的許多問題，特別是有關(guān)土壤特性、氣候因素、土壤濕度等變化的問題，以改善空間管理實(shí)踐，從而提高作物產(chǎn)量并避免過量使用化肥和農(nóng)藥。
智能農(nóng)業(yè)使用的技術(shù)
1、全球定位系統(tǒng)（GPS）
GPS 可以精確記錄緯度、經(jīng)度和海拔信息。全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，使 GPS 接收器能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算其位置，并在移動(dòng)時(shí)提供連續(xù)的位置信息。精確的位置信息使農(nóng)民有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)田間數(shù)據(jù)的精確位置，例如害蟲發(fā)生情況、土壤類型、雜草和其他障礙物。該系統(tǒng)有助于識(shí)別各種田間位置，以便將必要的投入（種子、肥料、除草劑、殺蟲劑和水）應(yīng)用于特定田間。
2、地理信息系統(tǒng)（GIS）
GIS 包括硬件和軟件，用于提供匯編、存儲(chǔ)、檢索、屬性分析和位置數(shù)據(jù)，以生成地圖并分析統(tǒng)計(jì)和空間方法的特征和地理。GIS 數(shù)據(jù)庫(kù)提供有關(guān)田間土壤類型、養(yǎng)分狀況、地形、灌溉、地表和地下排水、化學(xué)施用量和作物產(chǎn)量的信息，并建立影響特定農(nóng)田作物的因素之間的關(guān)系。除了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和顯示之外，GIS 還用于通過組合和改變數(shù)據(jù)層來(lái)評(píng)估當(dāng)前和替代的管理，以供決策制定。
3、土壤和植物傳感器
土壤傳感器和植物可穿戴設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤中的物理和化學(xué)信號(hào)，如水分、pH 值、溫度和污染物，并提供信息以優(yōu)化作物生長(zhǎng)條件，對(duì)抗生物和非生物脅迫，并提高作物產(chǎn)量。土壤有機(jī)質(zhì) (SOM)、氮 (N)、磷 (P) 和鉀 (K) 是作物生產(chǎn)最重要的營(yíng)養(yǎng)成分。基于近紅外反射的傳感器可以測(cè)量表面和地下土壤氮的空間變化 。通過評(píng)估紅外和可見光波長(zhǎng)區(qū)域的土壤光譜反射率，基于最佳波長(zhǎng)預(yù)測(cè) SOM 。使用近紅外光譜光度法技術(shù)預(yù)測(cè)土壤氮和磷。土壤表觀電導(dǎo)率? 傳感器在田間表面持續(xù)收集信息，同時(shí)，使用光電、聲學(xué)、阻抗傳感器和納米結(jié)構(gòu)生物傳感器檢測(cè)土壤昆蟲/害蟲。
4、產(chǎn)量監(jiān)控
產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器是傳感器和組件的組合，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算機(jī)和用戶界面，用于控制集成和交互組件。傳感器通過評(píng)估谷物流動(dòng)的質(zhì)量或體積力來(lái)連續(xù)測(cè)量產(chǎn)量。質(zhì)量流量傳感器基于發(fā)射微波能量束并測(cè)量撞擊后反彈的能量的原理。在產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器中，GPS 接收器根據(jù)位置產(chǎn)量數(shù)據(jù)創(chuàng)建產(chǎn)量圖。
產(chǎn)量監(jiān)測(cè)器安裝在收割機(jī)上，與移動(dòng)應(yīng)用程序相連，顯示實(shí)時(shí)收獲數(shù)據(jù)，并自動(dòng)上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。該應(yīng)用程序可以生成高質(zhì)量的產(chǎn)量圖并與農(nóng)學(xué)家分享，農(nóng)民可以導(dǎo)出其他農(nóng)場(chǎng)管理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在園藝作物中，為了準(zhǔn)確確定農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，果實(shí)生長(zhǎng)被認(rèn)為是作物生長(zhǎng)期內(nèi)最相關(guān)的參數(shù)之一。彩色圖像可用于追蹤果實(shí)狀況，以估計(jì)果實(shí)成熟度、做出收獲決策和瞄準(zhǔn)合適的市場(chǎng)。衛(wèi)星圖像是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)廣大區(qū)域作物產(chǎn)量的選擇之一；例如，Sentinel-1A 圖像用于繪制緬甸的水稻產(chǎn)量和作物強(qiáng)度。
作物產(chǎn)量估算系統(tǒng)由軟件和硬件組件組成。基于藍(lán)牙終端安卓應(yīng)用程序和產(chǎn)量估算軟件程序，通過移動(dòng)應(yīng)用程序使用數(shù)學(xué)計(jì)算估算作物產(chǎn)量。基于光譜特征的衛(wèi)星作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)表明，估計(jì)產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量一樣可靠。使用機(jī)器學(xué)習(xí)和作物模型中的衛(wèi)星數(shù)據(jù)同化，在不同環(huán)境下成功進(jìn)行了玉米產(chǎn)量預(yù)測(cè)。
