千億市場(chǎng)的智慧農(nóng)業(yè),如何攻克“成本高，效果差”難題?

當(dāng)今時(shí)代，消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)不斷向產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)延伸和拓展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)也借此向智慧農(nóng)業(yè)加速轉(zhuǎn)型演進(jìn)，通過與現(xiàn)代信息技術(shù)和智能設(shè)備深度跨界融合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的數(shù)據(jù)感知、定量決策、個(gè)性化服務(wù)等。

智慧農(nóng)業(yè)作為一種全新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，目前不僅是各國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技競(jìng)爭(zhēng)新高地，更是推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村全面振興的關(guān)鍵所在。據(jù)相關(guān)報(bào)告顯示，中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)市場(chǎng)需求規(guī)模高達(dá)2500億元（2020年），2020-2023年市場(chǎng)空間增長(zhǎng)預(yù)計(jì)保持15%的CAGR，潛力可觀。

資料來源：安永-帕特儂分析，申萬宏源研究

硬件設(shè)備貴，維護(hù)費(fèi)更貴

農(nóng)企轉(zhuǎn)型數(shù)字農(nóng)業(yè)意愿不強(qiáng)。

雖然行業(yè)前景無限，但在漂亮的數(shù)據(jù)背后，我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展卻并沒有表面看起來那么樂觀，與美國(guó)、荷蘭、法國(guó)等數(shù)字農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)相比，我國(guó)的智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍處于初級(jí)階段，智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用滲透率不到1%。除了客觀上的起步晚之外，大部分智慧農(nóng)業(yè)解決方案設(shè)備價(jià)格高、整體維護(hù)費(fèi)投入大、實(shí)際應(yīng)用性低才是打消農(nóng)企參與積極性的真正原因。

精準(zhǔn)化和智能化是智慧農(nóng)業(yè)的核心要素，通過分布式部署在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供精準(zhǔn)化種植、可視化管理及智能決策，可大大提升生產(chǎn)效率。

以茶樹種植為例，茶葉是中國(guó)歷史悠久的經(jīng)濟(jì)作物，主要生長(zhǎng)在高山、丘陵等地帶，喜好溫暖、潮濕、蔭蔽的生長(zhǎng)環(huán)境。茶樹生長(zhǎng)季節(jié)，月平均氣溫應(yīng)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)茶樹的生長(zhǎng)具有喜酸怕堿、喜光怕曬、喜暖怕寒、喜濕怕澇等特征?？梢哉f，環(huán)境因素直接決定了茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。

茶樹大多生長(zhǎng)在高山、丘陵環(huán)境下

但也正因茶樹對(duì)環(huán)境依賴性強(qiáng)，人工對(duì)整個(gè)種植區(qū)域內(nèi)，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(diào)節(jié)，導(dǎo)致茶葉容易出現(xiàn)部分長(zhǎng)勢(shì)喜人，部分越來越差的現(xiàn)象。此外，由于茶農(nóng)無法對(duì)采茶時(shí)機(jī)做精準(zhǔn)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(shè)備去實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)所有茶樹生長(zhǎng)環(huán)境溫度、濕度、光照、土壤酸堿度等數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)，可有效規(guī)避人為誤判影響茶樹生長(zhǎng)。將這些采集上來的數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)分析之后，指導(dǎo)管理人員進(jìn)行農(nóng)事處理，并聯(lián)動(dòng)水肥灌溉一體化智能設(shè)備、病蟲害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等，自動(dòng)完成給水施肥、殺蟲除霜等控制，實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)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(diào)節(jié)作物生長(zhǎng)環(huán)境

不過，若想實(shí)施這樣的精細(xì)化種植，設(shè)備成本是農(nóng)企首先要面臨的問題，目前，市面上部署一套完整的傳感采集、圖像采集設(shè)備監(jiān)測(cè)站，成本就要超過1萬元。而面對(duì)茶葉這種需要分布式精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的高經(jīng)濟(jì)價(jià)值作物時(shí)，監(jiān)測(cè)站采購(gòu)數(shù)量還會(huì)相應(yīng)增多，換句話說，現(xiàn)階段的精細(xì)化種植，越精細(xì)的監(jiān)測(cè)代表著硬件成本和部署成本投入越高。

傳統(tǒng)精細(xì)化監(jiān)測(cè)需投入高昂成本

同時(shí)，事實(shí)上設(shè)備成本或許還不算實(shí)施數(shù)字化農(nóng)業(yè)最大的投入，想要保障這些設(shè)備正常工作，還需要管理人員長(zhǎng)年累月的對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，以至于運(yùn)維所產(chǎn)生的費(fèi)用，甚至都有可能超過設(shè)備本身的價(jià)格，而造成這一現(xiàn)象的，便是這些監(jiān)測(cè)設(shè)備的供能問題。

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

布線供電需挖開地面部署

為了打破地形對(duì)布線所造成的限制，設(shè)備提供商開始為用戶提供電池供電的監(jiān)測(cè)設(shè)備，短時(shí)間內(nèi)，農(nóng)企管理人員對(duì)這一方式還是比較滿意的，但久而久之，電池供電也暴露出了其治標(biāo)不治本的缺陷。

首先便是電池有限的續(xù)航所帶來的高昂維護(hù)成本。以內(nèi)置可充電電池的溫濕度傳感器為例，一次充滿電設(shè)備可工作45天左右。若采用不可充電的鋰電池供電，數(shù)據(jù)上傳間隔設(shè)置為每小時(shí)一次，平均續(xù)航壽命僅為1-2年。

若想在此基礎(chǔ)上延長(zhǎng)設(shè)備壽命，倒是可以采用大容量鋰電池的傳感器，但設(shè)備尺寸和替換電池成本也會(huì)相應(yīng)增加。在實(shí)際應(yīng)用中，為了精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境，往往需要大量部署此類傳感器，這也意味著，不論是選擇哪種供電方式，管理人員都需要定期花費(fèi)時(shí)間和成本，來為數(shù)目眾多的監(jiān)測(cè)傳感器更換電池。

管理人員需要定期維護(hù)傳感器

其次，則是這些電池供電的傳感器設(shè)備，采集數(shù)據(jù)的頻率與使用壽命具有無法調(diào)和的矛盾。為了保障農(nóng)作物時(shí)刻處于最優(yōu)生長(zhǎng)環(huán)境下，工作人員需要精準(zhǔn)地掌握植物含水量、雨量、土壤PH值、溫濕度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，這就對(duì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性要求較高。

例如設(shè)備每半個(gè)小時(shí)甚至是10分鐘采集并上傳一次數(shù)據(jù)，但這樣一來，勢(shì)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(shè)備電池，進(jìn)而加大運(yùn)維成本支出。但若為了延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命而減緩數(shù)據(jù)采集頻次，不精確的數(shù)據(jù)又難以為農(nóng)事管理提供價(jià)值。

綜上所述，當(dāng)農(nóng)企為智慧農(nóng)業(yè)鋪設(shè)和維護(hù)設(shè)備的成本超過人力操作時(shí)，數(shù)字化便成為了一個(gè)偽需求，分散安裝在田地里的設(shè)備，還會(huì)影響耕種和收割作業(yè)。在這樣的情況下，農(nóng)企缺乏投入動(dòng)力，智慧農(nóng)業(yè)自然是難以展開普及，政策鼓勵(lì)反倒成為行業(yè)發(fā)展最大支柱。

從中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)顯示的智慧農(nóng)業(yè)項(xiàng)目匯總情況來看，各地智慧農(nóng)業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)相關(guān)的政府采購(gòu)項(xiàng)目呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì)。2020年全國(guó)縣域農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化建設(shè)的財(cái)政投入總額達(dá)到341.4億元，縣均財(cái)政投入1292.3萬元，較上年提升65.3%。

數(shù)據(jù)源于：中國(guó)政府采購(gòu)網(wǎng)

從數(shù)據(jù)上來看，近年財(cái)政支持力度不斷加大。但歸根結(jié)底，國(guó)家對(duì)智慧農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)始終是以推動(dòng)、扶持為主，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)還需整個(gè)行業(yè)共同努力。

多數(shù)解決方案浮于表面，

無法解決農(nóng)業(yè)“里子”問題。

除了整體投入成本高，我國(guó)農(nóng)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，無法全方位監(jiān)測(cè)作物自身生長(zhǎng)信息及環(huán)境因子；設(shè)備集成度低，安裝維護(hù)難度大，不利于大面積推廣；設(shè)備及后臺(tái)系統(tǒng)操作不夠簡(jiǎn)易化，農(nóng)戶使用難度大。

另外，信息決策系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)模型成熟度低，應(yīng)用效果差，大多數(shù)針對(duì)農(nóng)業(yè)的解決方案都浮于表面，難以精準(zhǔn)解決實(shí)際需求，進(jìn)一步降低了農(nóng)企投身其中的意愿。

以更低成本，更高效率。

精準(zhǔn)助力農(nóng)事管理智能進(jìn)化。

透過現(xiàn)象看本質(zhì)，從問題中找答案。我國(guó)的智慧農(nóng)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(hù)貴、實(shí)用性差”這三座大山。針對(duì)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(nóng)業(yè)解決方案，可為農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)、病蟲害防治、水肥灌溉一體化、生產(chǎn)管理等提供數(shù)據(jù)分析和專業(yè)指導(dǎo)。

智慧農(nóng)業(yè)解決方案

為滿足不同場(chǎng)景下農(nóng)作物數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和部署需求，飛英思特專為智慧農(nóng)業(yè)解決方案打造了一款自供能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備，其具有自供能免維護(hù)、分布式、快速部署、性價(jià)比高等特點(diǎn)。自供能工業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備其可在低光照條件下采集光能為自身充電，實(shí)現(xiàn)能源自給，無需單獨(dú)布線和內(nèi)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，在光照度滿足的前提下，農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備可在設(shè)備全生命周期內(nèi)，以半小時(shí)一次的頻率持續(xù)采集數(shù)據(jù)而無需擔(dān)心電量耗盡，非常適合在市電到達(dá)困難、項(xiàng)目體量大、不利于有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葟?fù)雜的農(nóng)業(yè)場(chǎng)景下部署。

自供能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備

功能方面，自供能農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備整體采用模塊化設(shè)計(jì)，能夠適配不同安裝結(jié)構(gòu)件的安裝方式，支持擁有ModBus-RTU協(xié)議的傳感器接入擴(kuò)展?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境氣象、氣體、水環(huán)境、圖像和土壤墑情等多要素監(jiān)測(cè)。

根據(jù)不同的傳感器配置，該設(shè)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(jì)作物提供生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并通過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(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。

為了切實(shí)解決“有面子，無里子”的應(yīng)用痛點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)科技助農(nóng)，智慧農(nóng)業(yè)解決方案以分布式部署覆蓋場(chǎng)景下的全域監(jiān)測(cè)，并支持遠(yuǎn)程自主配置農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中氣象、土壤、圖像等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的采集頻次。在初次投入使用時(shí)，系統(tǒng)默認(rèn)以半小時(shí)一次的高頻采集頻率確保場(chǎng)景內(nèi)各個(gè)區(qū)域的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，并通過后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行管理及統(tǒng)計(jì)分析，建立起數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)、作物生長(zhǎng)識(shí)別、智能控制等一系列大數(shù)據(jù)AI分析模型。

根據(jù)這些模型，平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控，聯(lián)動(dòng)后端水肥灌溉一體化、補(bǔ)光、通風(fēng)等各類智能控制終端處置調(diào)節(jié)。其次，基于數(shù)據(jù)分析結(jié)果，數(shù)據(jù)平臺(tái)還可為農(nóng)企提供種殖技術(shù)指導(dǎo)和深加工技術(shù)指導(dǎo)，幫助農(nóng)企實(shí)現(xiàn)科學(xué)、高效、智能化管理，擴(kuò)大生產(chǎn)收益。

智慧農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

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(jì)作物場(chǎng)景。位于宜賓屏山的十萬畝茵紅李子果園使用智慧農(nóng)業(yè)方案進(jìn)行土壤墑情和環(huán)境監(jiān)測(cè)，優(yōu)化施肥次數(shù)，調(diào)整灌溉頻率，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行蟲害消殺，大幅降低人工成本，一個(gè)季度實(shí)現(xiàn)李子產(chǎn)量增產(chǎn)30%，方案實(shí)際應(yīng)用價(jià)值突出。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，雖面臨諸多難題，但智慧農(nóng)業(yè)未來的發(fā)展空間是明朗且巨大的，作為無源物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，飛英思特希望通過高性價(jià)比、高智能化、高實(shí)用性的產(chǎn)品和解決方案，幫助農(nóng)企、農(nóng)戶精準(zhǔn)解決種植難題，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效，豐產(chǎn)豐收，邁上全新的致富之路。

參考資料：

1. 申萬宏源-《農(nóng)業(yè)數(shù)字化2022下半年投資策略》

2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部-《2021全國(guó)縣域農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展水平評(píng)價(jià)報(bào)告》

3.農(nóng)業(yè)科技報(bào)-茶葉種植最佳海拔是多少？對(duì)土壤有什么要求？