新的农业技术改变智能农业的格局

2021 年，一项技术已经彻底改变了现代农业的三个领域：精准农业、数字农业和智能农业。

仅在 1992 年至 2012 年之间，美国农业企业就因开发损失了大约 3100 万英亩的耕地。 

描述 1992 年至 2012 年间农业用地如何转变为城市和住宅开发项目。图片由美国农田信托基金和现代农民提供

这些农民、农艺师和测量员的任务是了解土壤、海拔和种植技术之间的关系的复杂工作。人们一直在努力提高这些劳动密集型农业过程的效率。 

您可能听说过诸如精准农业、数字农业或智能农业之类的术语——所有这些术语都有自己不同的技术要求。每个都使用不同的设备和组件来实现最终目标。尽管存在一些重叠，但这三种技术在我们的现代农业领域都具有独特的价值。 

对于这些部门中的每一个，农业技术（“ag-tech”）被认为是农业和生态系统管理成功的关键。 

精耕细作

当今的精准农业技术以优化和准确性为中心。精准农业的目标是以受控、集中的方式促进作物生长和牲畜饲养——使用多种技术： 

自动驾驶汽车、无人机和机器人

GPS系统

传感器

自动化硬件和软件

土壤采样

远程信息处理

许多人认为约翰迪尔 1990 年配备 GPS 的拖拉机开创了精准农业。从那时起，商业农场和小型农场都扩展到非传统的“下一代”机械形式，以有效地规划其运营。 

约翰迪尔利用 NASA 的 GPS 技术，该技术催生了自动驾驶拖拉机并普及了精准农业。图片由约翰迪尔和NASA 提供 

这一新的农业技术浪潮旨在应对现有农业技术的挑战，如土壤管理、分区种植等。 

作为此类技术的一个例子，EarthOptics 开发了一种可安装在全地形车辆上的自动探地雷达设备。被称为GroundOwl，它结合了土壤压实传感器和 ML 工具，使农民能够在不同深度更有效地耕作。该程序输出土壤条件的 3D 描述，使农民能够精确控制他们如何移动表土。 

数字农业

数字农业使用连接的设备来获取有关预先划分的土地的连续数据。每个农场或田地都被有效地分割成大小相等的同质单位，这些单位精确定位和分散。 

这个过程需要传感器或嵌入式标签，尤其是牲畜。通过 EID（电子识别）标记常见的农场动物，农民可以跟踪这些放牧群体并采用轮牧策略。嵌入式转发器是可扫描的，通常与步行式阅读器或连接的加工厂兼容。 

RFID 牛标签现在是许多农场的常见主食。图片由 Amelicor 提供

电子标签正在取代长期存在的印刷标签——尽管普及率仅为 5%。EID 可以将一头牛（及其肉）与其确切的原产农场联系起来，但比传统标签贵得多。 

这就是硬件方面的事情。这些设备还需要数据库和定性软件来存储和分析这些数据。通过这种方式，数字农业融合了精准农业和智能农业——我们名单上的下一个进入者。 

智能农业

农民和生产者依赖大量分布式传感器；这些电子设备收集现场条件的实时数据并将其传输到配套应用程序。这些数据点要么触发与农场设备（灌溉、施肥等）相关的自动修复过程，要么提出量身定制的行动计划。这通常是 AI 算法完成繁重工作的地方。

光电探测器和光电二极管是光学传感器的重要组成部分，可以测量土壤含量，包括粘土、水分和有机物质。图片由 Vishay 和Mouser 提供

以下是智能农业传感器测量的示例：

温度

湿度

土壤养分含量

土壤酸碱度

土壤湿度

光照强度

疾病侵扰

Mouser Electronics 提供了许多专门的农业传感器来捕获这些读数。位置传感器与 GPS 卫星连接——支持智能和精准农业技术。光学传感器使用光通过反射来评估土壤特性。由于其离子敏感二极管，电化学传感器可以探测土壤的酸度读数和养分。机械传感器（连同雷达）可以测量土壤压实度。它们的弹簧和仪表在穿透土壤时测量阻力。最后，介电传感器测量水分含量。 

农业科技在行动

农场和商业设施可能非常庞大。即使是小型家庭农场的平均面积也为 231 英亩，而最大的农场通常会消耗 2,086 英亩的土地。农场一个角落的天气或生长条件与另一个不同的情况并不少见。这就是为什么智能、本地化的气象站对各种规模的农场都变得流行且可行的原因。这些站点以特定的时间间隔将信息中继到中央单元，从而使作物管理更快、更有针对性。 

LoRa SoC在橡胶行业的革命中也发挥着独特的作用。一类新的低范围、低功率 WAN 设备正在自动化从树丛中提取橡胶的过程。这已经提高了收获速度、提取产量和工人安全。STMicroelectronics 上个月早些时候与 CIHEVEA 一起发布了其最新的芯片设计，CIHEVEA 为树木安装了电子攻丝机。ST 的 LoRa 半导体使这些设备能够运行并接收来自中央控制器的信号。 

ST 表示，其 STM32WL LoRa 模块嵌入到新型割胶工业机器人中，以最大限度地提高中国和东南亚的种植效率。图片由意法半导体提供

网络服务器网格中继来自这些 STM32WLE5 单元的任何数据，用于测试和调试目的。前提是农民可以因此执行更智能的预防性维护或根据需要将故障机器下线。在内部，Arm Cortex-M4 保持运行，而 sub-GHz 无线电允许通信。ST 设计的外围组件完善了该封装。

如果更多像这样的工具变得具有成本效益且无处不在，那么在不久的将来，智能农业可能会又向前迈进了一步。 

设计更智能的农业未来

如图所示，农业世界是许多新电子产品的完美试验台。工程师正在进入一个领域，例如，土壤分析方法在 30 年前没有改变。新开发的潜力很大，像自动橡胶收割机这样的设备只是冰山一角。

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