千億市場(chǎng)的智慧農業(yè),如何攻克“成本高，效果差”難題?

當今時(shí)代，消費互聯(lián)網(wǎng)不斷向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)延伸和拓展，傳統農業(yè)也借此向智慧農業(yè)加速轉型演進(jìn)，通過(guò)與現代信息技術(shù)和智能設備深度跨界融合，實(shí)現農業(yè)生產(chǎn)全過(guò)程的數據感知、定量決策、個(gè)性化服務(wù)等。

智慧農業(yè)作為一種全新的現代農業(yè)生產(chǎn)方式，目前不僅是各國現代農業(yè)科技競爭新高地，更是推動(dòng)我國農業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現鄉村全面振興的關(guān)鍵所在。據相關(guān)報告顯示，中國智慧農業(yè)市場(chǎng)需求規模高達2500億元（2020年），2020-2023年市場(chǎng)空間增長(cháng)預計保持15%的CAGR，潛力可觀(guān)。

資料來(lái)源：安永-帕特儂分析，申萬(wàn)宏源研究

硬件設備貴，維護費更貴

農企轉型數字農業(yè)意愿不強。

雖然行業(yè)前景無(wú)限，但在漂亮的數據背后，我國智慧農業(yè)的發(fā)展卻并沒(méi)有表面看起來(lái)那么樂(lè )觀(guān)，與美國、荷蘭、法國等數字農業(yè)強國相比，我國的智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初級階段，智慧農業(yè)應用滲透率不到1%。除了客觀(guān)上的起步晚之外，大部分智慧農業(yè)解決方案設備價(jià)格高、整體維護費投入大、實(shí)際應用性低才是打消農企參與積極性的真正原因。

精準化和智能化是智慧農業(yè)的核心要素，通過(guò)分布式部署在農業(yè)生產(chǎn)現場(chǎng)的各種傳感器節點(diǎn)，實(shí)現對農作物生長(cháng)環(huán)境的精準監測，為農業(yè)生產(chǎn)提供精準化種植、可視化管理及智能決策，可大大提升生產(chǎn)效率。

以茶樹(shù)種植為例，茶葉是中國歷史悠久的經(jīng)濟作物，主要生長(cháng)在高山、丘陵等地帶，喜好溫暖、潮濕、蔭蔽的生長(cháng)環(huán)境。茶樹(shù)生長(cháng)季節，月平均氣溫應在18度以上為宜，最適氣溫20—27度，土壤PH值在4.5~6.5之間（4.5—5.5最適宜）為最佳，同時(shí)茶樹(shù)的生長(cháng)具有喜酸怕堿、喜光怕曬、喜暖怕寒、喜濕怕澇等特征?？梢哉f(shuō)，環(huán)境因素直接決定了茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。

茶樹(shù)大多生長(cháng)在高山、丘陵環(huán)境下

但也正因茶樹(shù)對環(huán)境依賴(lài)性強，人工對整個(gè)種植區域內，不同地塊、不同海拔的環(huán)境氣候和土壤變化判斷存在極大的不確定性，很難在第一時(shí)間進(jìn)行正確調節，導致茶葉容易出現部分長(cháng)勢喜人，部分越來(lái)越差的現象。此外，由于茶農無(wú)法對采茶時(shí)機做精準把控，茶葉最終產(chǎn)量更多是“看天吃飯”。

這種情況下，利用分布式部署傳感器設備去實(shí)現區域內所有茶樹(shù)生長(cháng)環(huán)境溫度、濕度、光照、土壤酸堿度等數據的精準監測，可有效規避人為誤判影響茶樹(shù)生長(cháng)。將這些采集上來(lái)的數據經(jīng)系統分析之后，指導管理人員進(jìn)行農事處理，并聯(lián)動(dòng)水肥灌溉一體化智能設備、病蟲(chóng)害監測系統等，自動(dòng)完成給水施肥、殺蟲(chóng)除霜等控制，實(shí)現節水節肥、改善土壤環(huán)境，提高茶葉品質(zhì)和產(chǎn)量。

智能聯(lián)動(dòng)水肥灌溉調節作物生長(cháng)環(huán)境

不過(guò)，若想實(shí)施這樣的精細化種植，設備成本是農企首先要面臨的問(wèn)題，目前，市面上部署一套完整的傳感采集、圖像采集設備監測站，成本就要超過(guò)1萬(wàn)元。而面對茶葉這種需要分布式精準監測的高經(jīng)濟價(jià)值作物時(shí)，監測站采購數量還會(huì )相應增多，換句話(huà)說(shuō)，現階段的精細化種植，越精細的監測代表著(zhù)硬件成本和部署成本投入越高。

傳統精細化監測需投入高昂成本

同時(shí)，事實(shí)上設備成本或許還不算實(shí)施數字化農業(yè)最大的投入，想要保障這些設備正常工作，還需要管理人員長(cháng)年累月的對監測設備進(jìn)行維護，以至于運維所產(chǎn)生的費用，甚至都有可能超過(guò)設備本身的價(jià)格，而造成這一現象的，便是這些監測設備的供能問(wèn)題。

傳統的方式是采用布線(xiàn)為這些設備供能，但我國山地、丘陵多而平原少，大部分耕地地形復雜且分散。在部署硬件設備時(shí)，需要挖開(kāi)地面進(jìn)行布線(xiàn)，不僅實(shí)施成本高，還易對土壤生態(tài)造成影響。此外，由于線(xiàn)路綿長(cháng)、交錯雜亂，人工維護十分困難，若后期線(xiàn)路出現老化、短路等情況，還存在較大的安全隱患。

布線(xiàn)供電需挖開(kāi)地面部署

為了打破地形對布線(xiàn)所造成的限制，設備提供商開(kāi)始為用戶(hù)提供電池供電的監測設備，短時(shí)間內，農企管理人員對這一方式還是比較滿(mǎn)意的，但久而久之，電池供電也暴露出了其治標不治本的缺陷。

首先便是電池有限的續航所帶來(lái)的高昂維護成本。以?xún)戎每沙潆婋姵氐臏貪穸葌鞲衅鳛槔?，一次充滿(mǎn)電設備可工作45天左右。若采用不可充電的鋰電池供電，數據上傳間隔設置為每小時(shí)一次，平均續航壽命僅為1-2年。

若想在此基礎上延長(cháng)設備壽命，倒是可以采用大容量鋰電池的傳感器，但設備尺寸和替換電池成本也會(huì )相應增加。在實(shí)際應用中，為了精準監測作物生長(cháng)環(huán)境，往往需要大量部署此類(lèi)傳感器，這也意味著(zhù)，不論是選擇哪種供電方式，管理人員都需要定期花費時(shí)間和成本，來(lái)為數目眾多的監測傳感器更換電池。

管理人員需要定期維護傳感器

其次，則是這些電池供電的傳感器設備，采集數據的頻率與使用壽命具有無(wú)法調和的矛盾。為了保障農作物時(shí)刻處于最優(yōu)生長(cháng)環(huán)境下，工作人員需要精準地掌握植物含水量、雨量、土壤PH值、溫濕度等關(guān)鍵數據，這就對數據采集的實(shí)時(shí)性要求較高。

例如設備每半個(gè)小時(shí)甚至是10分鐘采集并上傳一次數據，但這樣一來(lái)，勢必會(huì )加速消耗電池的壽命，迫使工作人員以更高的頻次去更換設備電池，進(jìn)而加大運維成本支出。但若為了延長(cháng)設備使用壽命而減緩數據采集頻次，不精確的數據又難以為農事管理提供價(jià)值。

綜上所述，當農企為智慧農業(yè)鋪設和維護設備的成本超過(guò)人力操作時(shí)，數字化便成為了一個(gè)偽需求，分散安裝在田地里的設備，還會(huì )影響耕種和收割作業(yè)。在這樣的情況下，農企缺乏投入動(dòng)力，智慧農業(yè)自然是難以展開(kāi)普及，政策鼓勵反倒成為行業(yè)發(fā)展最大支柱。

從中國政府采購網(wǎng)顯示的智慧農業(yè)項目匯總情況來(lái)看，各地智慧農業(yè)、數字農業(yè)相關(guān)的政府采購項目呈現逐年增加的趨勢。2020年全國縣域農業(yè)農村信息化建設的財政投入總額達到341.4億元，縣均財政投入1292.3萬(wàn)元，較上年提升65.3%。

數據源于：中國政府采購網(wǎng)

從數據上來(lái)看，近年財政支持力度不斷加大。但歸根結底，國家對智慧農業(yè)產(chǎn)業(yè)始終是以推動(dòng)、扶持為主，發(fā)展智慧農業(yè)還需整個(gè)行業(yè)共同努力。

多數解決方案浮于表面，

無(wú)法解決農業(yè)“里子”問(wèn)題。

除了整體投入成本高，我國農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也存在諸多不足之處：傳感器技術(shù)薄弱，無(wú)法全方位監測作物自身生長(cháng)信息及環(huán)境因子；設備集成度低，安裝維護難度大，不利于大面積推廣；設備及后臺系統操作不夠簡(jiǎn)易化，農戶(hù)使用難度大。

另外，信息決策系統相關(guān)技術(shù)模型成熟度低，應用效果差，大多數針對農業(yè)的解決方案都浮于表面，難以精準解決實(shí)際需求，進(jìn)一步降低了農企投身其中的意愿。

以更低成本，更高效率。

精準助力農事管理智能進(jìn)化。

透過(guò)現象看本質(zhì)，從問(wèn)題中找答案。我國的智慧農業(yè)想要得到高質(zhì)量發(fā)展，就務(wù)必要移除攔在行業(yè)前進(jìn)路上“成本高、維護貴、實(shí)用性差”這三座大山。針對行業(yè)面臨的困境，飛英思特借助創(chuàng )新的能量采集核心技術(shù)，推出了低成本、高智能化、高實(shí)用性的智慧農業(yè)解決方案，可為農作物生長(cháng)環(huán)境監測、病蟲(chóng)害防治、水肥灌溉一體化、生產(chǎn)管理等提供數據分析和專(zhuān)業(yè)指導。

智慧農業(yè)解決方案

為滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下農作物數據監測和部署需求，飛英思特專(zhuān)為智慧農業(yè)解決方案打造了一款自供能農業(yè)監測設備，其具有自供能免維護、分布式、快速部署、性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)。自供能工業(yè)監測設備其可在低光照條件下采集光能為自身充電，實(shí)現能源自給，無(wú)需單獨布線(xiàn)和內置電池，大幅降低了其總持有成本（TCO）。

另外，得益于能量自治的特性，在光照度滿(mǎn)足的前提下，農業(yè)監測設備可在設備全生命周期內，以半小時(shí)一次的頻率持續采集數據而無(wú)需擔心電量耗盡，非常適合在市電到達困難、項目體量大、不利于有線(xiàn)數據傳輸等復雜的農業(yè)場(chǎng)景下部署。

自供能農業(yè)監測設備

功能方面，自供能農業(yè)監測設備整體采用模塊化設計，能夠適配不同安裝結構件的安裝方式，支持擁有ModBus-RTU協(xié)議的傳感器接入擴展?？蓪?shí)現對環(huán)境氣象、氣體、水環(huán)境、圖像和土壤墑情等多要素監測。

根據不同的傳感器配置，該設備可為包括大田、大棚、漁業(yè)等不同場(chǎng)景下的高價(jià)值經(jīng)濟作物提供生態(tài)信息自動(dòng)監測，并通過(guò)4G、LoRa、ModBus、ModBus-RTU等多種通信網(wǎng)絡(luò )上傳后端，為環(huán)境控制和智能化管理提供穩定的數據支撐。

為了切實(shí)解決“有面子，無(wú)里子”的應用痛點(diǎn)，真正實(shí)現科技助農，智慧農業(yè)解決方案以分布式部署覆蓋場(chǎng)景下的全域監測，并支持遠程自主配置農業(yè)生產(chǎn)中氣象、土壤、圖像等關(guān)鍵數據的采集頻次。在初次投入使用時(shí)，系統默認以半小時(shí)一次的高頻采集頻率確保場(chǎng)景內各個(gè)區域的數據精準度，并通過(guò)后臺系統進(jìn)行管理及統計分析，建立起數據分析評價(jià)、作物生長(cháng)識別、智能控制等一系列大數據AI分析模型。

根據這些模型，平臺可實(shí)現智能預警、遠程監控，聯(lián)動(dòng)后端水肥灌溉一體化、補光、通風(fēng)等各類(lèi)智能控制終端處置調節。其次，基于數據分析結果，數據平臺還可為農企提供種殖技術(shù)指導和深加工技術(shù)指導，幫助農企實(shí)現科學(xué)、高效、智能化管理，擴大生產(chǎn)收益。

智慧農業(yè)數據管理平臺

目前，該方案已在已在山地、大棚、大田、沙地等多種環(huán)境下投入使用，覆蓋果園、茶園、煙草、葡萄等具有高附加值經(jīng)濟作物場(chǎng)景。位于宜賓屏山的十萬(wàn)畝茵紅李子果園使用智慧農業(yè)方案進(jìn)行土壤墑情和環(huán)境監測，優(yōu)化施肥次數，調整灌溉頻率，并根據采集數據及時(shí)進(jìn)行蟲(chóng)害消殺，大幅降低人工成本，一個(gè)季度實(shí)現李子產(chǎn)量增產(chǎn)30%，方案實(shí)際應用價(jià)值突出。

長(cháng)遠來(lái)看，雖面臨諸多難題，但智慧農業(yè)未來(lái)的發(fā)展空間是明朗且巨大的，作為無(wú)源物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，飛英思特希望通過(guò)高性?xún)r(jià)比、高智能化、高實(shí)用性的產(chǎn)品和解決方案，幫助農企、農戶(hù)精準解決種植難題，實(shí)現提質(zhì)增效，豐產(chǎn)豐收，邁上全新的致富之路。

參考資料：

1. 申萬(wàn)宏源-《農業(yè)數字化2022下半年投資策略》

2. 農業(yè)農村部-《2021全國縣域農業(yè)農村信息化發(fā)展水平評價(jià)報告》

3.農業(yè)科技報-茶葉種植最佳海拔是多少？對土壤有什么要求？