深耕数据农场

智慧农业技术、无线连接、人工智能和非地面网络正在改变农业生产方式，从而提高产量、生产力和可持续性。

撰稿：Nordic Semiconductor

数千年来，农业在人类文明中举足轻重。从游牧部落赖以生存的简陋镰刀，到如今为整个社会提供食物的商业农场，农业始终是塑造人类文明的重要力量。如今，物联网正在彻底改变这个人类历史的基石。除了100多年前引入机械的飞跃之外，当今农业技术变革的速度比历史上任何其他时期都要快。

纵观历史，农业的核心使命始终未变：利用土地养活众多人口。如今农业面临着的巨大挑战，就要是养活快速增长的全球人口；与此同时，严峻的环境变化也使农业生产愈发艰难。联合国指出，目前超过6.7亿人正在忍饥挨饿，而到2050年，世界人口将接近100亿，若要满足这一庞大人口的粮食需求，粮食产量还需再增长60%。种种迹象表明，农业变革的时机已经到来。

互联互通的革命

一场由互联互通技术进步驱动的农业方式革命，正在带来变革。智慧农业应运而生，为农民解决一个十分困扰的问题：“如何用更少的资源生产更多的产品？”

智慧农业是指利用互联设备结合人工智能等技术，优化农业生产，提高生产力和可持续性。通过在农机、作物、土壤甚至牲畜身上安装传感器，农场经营者能够获得过去梦寐以求的透明度和控制力。

Nordic Semiconductor业务发展经理Clay Hine表示，这意味着农民可以做出更明智的决策，从而实现更精准、更高效的耕作方式。Hine说道：“智慧农业确保作物和牲畜在需要的时候获得所需的养分，从而促进它们的生长。因此，智慧农场往往产量更高，资源消耗更少。智能农业还能为农场经营者提供丰富的运营数据和洞察，帮助他们预测并应对不断涌现的挑战。”

虽然短距离连接技术在农业生产中也有一席之地，但智慧农业的支柱是蜂窝物联网，这通常是因为现代农场的规模庞大，可以覆盖数千平方公里。

Nordic多年来一直致力于将其蜂窝物联网技术应用于各种智能农业场景，其中包括其新一代nRF9151 SiP模块。nRF9151能够使设备在极低的能耗下高效通信，这对于难以定期更换电池或充电，或此举成本高昂的农业应用至关重要。

Nordic蜂窝物联网设备在农业领域的应用实例包括：在土壤和作物间放置湿度传感器，以便在作物需要时触发灌溉系统供水；以及部署传感器追踪喷灌车，检测其是否发生泄漏或翻车。在畜牧业领域，一款采用Nordic蜂窝物联网技术开发的牛项圈，使农民能够实时监测牛的位置和健康状况。

精准农业的这些进步已经为全球各地的农场带来了效率、作物产量和质量方面的显着提升。在中国，一些农场在联合国支持的一项试验中引入智慧农业后，草莓产量提高了200%。一项针对印度5000多名小农户的研究发现，采用基于物联网的土壤传感器和智能灌溉系统后，用水量减少了40%。随着供应商、监管机构和广大公众越来越期望农场展现可持续发展实践，此类积极的环境影响显得尤为重要。

同样的蜂窝物联网技术也在优化关键农用机械的使用和维护。通过使用联网传感器监测振动、水压或温度水平，农场经营者可以主动跟踪水泵、水箱和闸门等设备的运行状况，并进行预测性维护，以防止意外停机。

新型纳米技术拓展科技应用范围

农民也在利用联网传感器，探索如何在有限的空间内提高产量，而不再仅仅依赖大片土地。将植物堆叠在架子上的垂直农业就是一个好例子，在LED灯光照射下的可控环境中，作物无需使用杀虫剂。这些装置利用联网传感器监测并调节湿度、施肥量、温度和光照，以实现最佳生长。垂直农业帮助农民提升种植高度的同时，互联互通技术的其他进步也推动着智能农业向更广阔的区域扩展。并非所有农场都能覆盖到大多数智慧农业解决方案所需的蜂窝网络。但现在，非地面网络（NTN）可以帮助农场经营者覆盖到以前无法覆盖的区域。NTN利用卫星，结合地面蜂窝基础设施，将网络覆盖扩展到这些蜂窝基站覆盖不均匀甚至没有覆盖的偏远农村地区。

“NTN 可以帮助我们将智慧农业应用的诸多好处扩展到偏远山区，甚至扩展到蜂窝基础设施稀少的发展中国家。” Hine 说。

Nordic 的 nRF9151 蜂窝物联网 SiP 模块支持地面和非地面连接，包括 NB-IoT、LTE-M、DECT NR+ 和 NTN。同时，该公司还积极与多家 NTN 提供商合作，包括 Iridium Communications、Skylo、Myriota、Omnispace、Sateliot 和 Gatehouse Satcom，为客户提供基于 nRF9151 SiP 模块的 NTN 部署商业解决方案。

Hine继续说道：“NTN通过与蜂窝物联网协同工作，提供冗余和弹性。许多农场位于易受自然灾害或极端天气事件影响的地区，这些事件可能会破坏地面蜂窝基础设施。在这种情况下，NTN可以帮助确保关键的农业作业持续不间断地进行。”

虽然提高农业产量往往能吸引眼球，但在这波更智能、数据驱动型农业浪潮带来的种种好处之中，提高农业的韧性或许更为重要。

随着气候变化持续加剧，农业生产环境变得更加严峻且难以预测。任何有助于农场经营者更好地预测和应对不断变化的环境的措施，都是有利的。

不出所料，目前席卷全球、重塑经济格局的人工智能热潮正发挥着关键作用。例如，Nordic 的 nRF9151 SiP 模块等解决方案，能够利用土壤和作物传感器数据，并将其发送到云端人工智能平台进行分析。这为农民提供了关于土壤健康状况、天气模式、产量预测和病害流行情况的强大洞察，使他们能够预见并应对未来可能出现的动荡时期。人工智能还可以支持改进和优化农场运营的干预措施，例如推荐优化的灌溉或施肥方案。

可持续发展优先

据麦肯锡公司预测，到2030年，先进的互联互通基础设施预计将覆盖全球80%的农村地区。此外，全球机构对推广智慧农业的支持力度也在不断加大。智慧农业的益处显而易见，但帮助农民应对气候变化的挑战也具有重要的道德意义。世界银行的“气候智能型农业投资计划”等举措正在帮助孟加拉国、加纳和津巴布韦等国家采用智慧农业技术。

像Nordic Semiconductor这样的私营企业也在探索支持智慧农业推广的途径，而不仅仅局限于产品开发。Nordic公开支持联合国可持续发展目标，其中包括可持续农业、消除饥饿和保障粮食安全等目标。

该公司也是美国国家科学基金会工程研究中心 IoT4Ag的成员。Hine 表示：“IoT4Ag 在支持智慧农业解决方案的推广应用方面卓有成效。通过汇集众多专家和行业合作伙伴，IoT4Ag 将精准农业的理念从概念层面转化为切实可行的解决方案。”

农业正从艰苦繁重的劳动密集型事业转型为技术导向、数据驱动的行业，这一转型正在稳步推进，有望吸引新一代年轻劳动者加入这个拥有更光明、更可持续未来的行业。如果能够实现，这对我们所有人来说都是一件好事。