科技改变农业生产!澳洲现代农业发展下的“智能农场”
2014-07-25 10:31:00   来源:澳大利亚新英格兰大学官网
内容摘要
澳大利亚联邦科学与工业研究组织和澳大利亚新英格兰大学的研究人员共同推动发展“智能农场”。发展“智能农场”旨在为农民和相关农业公司提供一个实例,展示物联网在农业应用中带来的效益。

澳大利亚发展农业物联网、创建“智能农场”主要是由该国规模最大的科研机构——澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)和澳大利亚新英格兰大学的研究人员共同推动的。

澳大利亚联邦科工组织的一份行业最新研究报告详细阐述了澳大利亚发展农业物联网的背景与原因、应用范围、试点成效和发展阻力。

报告指出,发展“智能农场”旨在为农民和相关农业公司提供一个实例,展示物联网在农业应用中带来的效益。另一目标则是让全澳学生能够在线关注“智能农场”的发展情况,全面了解现代农业正在发生的变革。

澳大利亚称得上是一个农业大国,其大部分农场能够实现自产自销和出口。根据2012年的数据显示,该国农业部门对全澳经济增长(GDP)贡献约12%。

尽管工具创新和技术创新一直是澳大利亚农业的发展传统,其农业生产力水平在过去几十年却一直呈现静态,低于美国、加拿大等竞争对手。随着全球对粮食需求的不断增长,澳大利亚农业现今面临着诸多挑战。

鉴于现状,澳大利亚联邦科工组织对农业部门设定了一项全国目标——到2030年,农业增产50%。研究发现,澳大利亚物联网的发展(即使用新一代宽带网络、智能数字化服务)最有可能帮助农业部门实现增产、应对可持续性挑战。

网络计算和传感技术在过去20年已经开始应用于澳大利亚农场。根据报告,20世纪90年代,澳大利亚有部分农业部门就开始发展所谓的“精细农业”,其中之一的推动力就是卫星定位技术在农业种植设备上的应用;其二,卫星图像技术为在大面积观察土壤和植被生长情况提供了全面的认知;其三,地面传感系统为了解土壤、植被、水质提供了更详细的信息。

物联网目前在澳大利亚主要应用于播种和灌溉业,其智能系统把握着施肥、播种、灌溉的最佳时机。已有案例显示,棉花种植者根据物联网技术,对水分缺失区域进行针对性灌溉,要比以前全面灌溉的棉花产量高出一倍,同时达到节水环保的效果。

然而,鉴于物联网在全澳农场应用不均、互联网技术还未普及到一些小型农企、物联网系统费用高昂、市场对智能农业投资匮乏等阻力,现代农业的潜力并未在澳大利亚完全挖掘。

联邦政府为了改善这一情况,于2011年实施国家基础设施建设计划。根据计划,政府将斥资360亿澳元(约合人民币2500亿元)建设国家宽带网,全面提升网速近5倍、提高偏远地区的上网条件等,这一举措从根本上推动了农业物联网在澳的发展。

澳大利亚联邦科工组织在全澳开展了一系列智能农业计划,以探索和评估农业物联网对现代农业的发展影响。位于新南威尔士州南部阿米德尔市的Kirby智能农场正是其中一个重要试点。

Kirby智能农场是一个2800公顷的商业农场,主营美利奴羊毛和菜牛生意,同时也生产牲畜饲料所用的各种谷物。

研究人员在Kirby智能农场部署了大量传感装置来监测土壤水分、土壤温度和电导性(其中土壤中传感器达到100个)、空气温度、牲畜移动,以及农场安全,这些数据综合在一起形成了一个信息流传送至“智能农场信息平台”。在该平台,每5分钟会形成一个实时的、类似于航拍的数字地图,为农场经营提供决策帮助和支持。

具体来讲,无线局域网络允许固定和移动传感器将收集来的数据流连续发送至一个基于网络计算和分析服务的云端,农场工作人员即可依据数字地图上数据的变化进行远程操作,实现资源的合理调配,同时还能针对各类问题进行咨询,小到拖拉机“罢工”,大到商品价格的波动,工作人员都能及时和专家在线交流与沟通。

除了各类传感器,Kirby智能农场还配有感应摄像头,方便观察机械故障、监视农场安全等。

在澳大利亚人的理念中,农作不仅仅是为了营生,更多的是体现一种生活方式。因此,Kirby智能农场还有一间专门的智能农舍,农舍中配有高清视频会议系统、培训教育系统、娱乐社交系统,不同年龄的学生和各社区团体都能在这里学习农业知识,获取实时数据,参与到虚拟农作当中。

初步报告显示,经过发展农业物联网,Kirby智能农场在土壤肥力、饲料分配、畜牧生产、牲畜健康监测等方面已经显示出巨大成效。研究还显示,宽带技术、传感系统,伴随新型信息服务,改变的不仅仅是农业的操作模式,在未来还将改变上游服务、食品加工、物流和零售行业之间的关系。


【澳大利亚新英格兰大学】学术实力雄厚

澳大利亚新英格兰大学的前身为1938年建立的新英格兰大学学院,该学院隶属悉尼大学,1954年完全独立而成为今天的新英格兰大学。

历史可以追溯到20世纪20年代的新英格兰大学是澳洲第一个建立于地方首府之外的大学,作为澳洲教学、培训和研究性大学最有名气的大学之一,新英格兰大学有着非常好的声誉。从学校毕业的学生们一贯对学校的评价很高,新英格兰大学为国际留学生开设了不同的学习机会,也为学生们提供了高质量的教育水准、优良的学习和休闲设施以及支持服务和有利于学习的环境。目前学校有学生1.8万人,超过500个国际留学生,500个博士后工作站,这些都是学校学术实力的体现。

澳大利亚新英格兰大学位于新南威尔士的阿米德尔(新南威尔士位于悉尼和布里斯班之间),新英格兰地区风景如画,有大峡谷、瀑布和溪流。 新英格兰大学可以用“幽雅的学习环境”来描述。该校以高质量的教学和科研、及被优美的新英格兰地区所环绕而著名。

新英格兰大学与国外许多大学建立了正式或非正式的联系。包括互派学生的交流项目、专项研究合作。联系覆盖了许多地区,形成了联系网,使新英格兰大学成为真正的世界性大学。新英格兰大学既保证高水平教学质量又从事尖端研究,并且从政府和工业界获得经费。该校被认为是世界一流的研究机构。

该校有许多特设中心和研究室,如农贸研究学院、动物遗传与饲养研究室、农业与资源经济中心、高等教育管理及政策研究中心、水政策研究中心、灾害治理中心、效率与生产率研究中心、健康研究与发展中心、地方机构中心、地球物理研究学院、农村发展中心、亚洲研究中心、澳大利亚语言与文学研究中心、歌剧与音乐中心、健康中心和教育信息技术研究中心。


【农业物联网】实时定量 “精确”把关

农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络, 通过各种传感器采集信息, 以帮助农民及时发现问题, 并且准确地确定发生问题的位置, 这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式,从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入,物联网产业被急速的催生,根据国内外的数据显示,物联网从1999年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉,向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向,物联网的发展,科技融合的加快。

农业物联网:物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提,实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后,则是在物体上植入各种微型芯片,用这些传感器获取物理世界的各种信息,再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递,从而实现对世界的感知。

传统农业,浇水、施肥、打药,农民全凭经验、靠感觉。如今,设施农业生产基地,看到的却是另一番景象:瓜果蔬菜该不该浇水?施肥、打药,怎样保持精确的浓度?温度、湿度、光照、二氧化碳浓度,如何实行按需供给?一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关,农民只需按个开关,做个选择,或是完全听“指令”,就能种好菜、养好花。


【室内模块化无土栽培智能农场】室内的智能农业

现代家居设计中,每个人都喜欢种植或摆放一些花花草草的盆栽,室内摆放盆栽植物都已经成为观赏艺术,或是盆栽的特别之处在于功能,或者盆栽的外观。不过,无论是哪种盆栽,都需要排水良好的土壤。而且盆栽植物不宜浇水过多,室内摆放的盆栽植物应该放在处于阴凉或略带阳光的位置。

不过,设计师George Sawyer就根据大型的垂直农业系统无土栽培的灵感,便设计了一款Stem家用土栽培种植设备,可以将自己喜欢的植物或蔬菜直接种在家里,模块化设计,可以种植不同的植物。


Stem是一种室内小型的植物生长设备,用户能够轻松的在家种植香草和蔬菜,设计师巧妙的利用了无土栽培技术,将垂直农场概念搬进室内的一个小型室内种植装备。设备中的植物靠营养液和水就可以生长,还可以设置自动化的水培系统,设定后便可定期的自动浇水维护。适应任何空间的需求来种植不同大小的植物。用户也可以根据自家的面积大小来拼装叠加,可以几个Stem摆放在一起,非常美观。Stem不仅可以净化室内空气,还绿色环保。

不过目前该无土栽培系统还只是概念设计,并没有任何实际的产品。但是对于那些打算在室内培养一些植物、同时有没有太多空间打理的朋友来说,Stem室内种植设备还是非常不错的创意。