宽带和数字经济时代的澳大利亚智能农场

来源:工业和信息化部国际经济技术合作中心    作者:    日期:2016/3/25 8:52:00    浏览量:    【打印本页】 【关闭

    澳大利亚农业和加工业,目前正面临一系列机遇和挑战。随着澳大利亚下一代宽带网络的发展,和以智能数字服务为代表的数字经济时代的到来,农业生产力将获得提升,可持续发展能力也将得到改善。澳大利亚正在推进中的国家宽带网络基础设施建设,将为农业从业者提供更稳定的宽带卫星接入和地面无线服务(包括部分光纤服务)。

  数字服务催生农业变革

  随着澳大利亚下一代宽带网络的发展和数字经济时代的到来,农业生产力将获得提升。

  澳大利亚农业和加工业,目前正面临一系列机遇和挑战,即不断增长的国际市场需求,以及澳大利亚提出“国家食品计划”目标等。

  为了实现“国家食品计划”提出的目标,澳大利亚在利用有限资源的前提下,需要提升革新能力、提高农业综合企业的生产能力,以实现资源环境可持续的农业发展。澳大利亚计划从现在起到2030年,努力减少生产食品和纤维制品所产生的碳排放量。

  随着澳大利亚下一代宽带网络的发展,和以智能数字服务为代表的数字经济时代的到来,农业生产力将获得提升,可持续发展能力也将得到改善。过去20年间,计算机和感应技术已在澳大利亚农场中得以应用。

  在数字经济时代,下面一系列的科技发展将催生农业变革:

  国家宽带网络将通过在澳大利亚全国范围内的农场设立热点,使大范围推行数字服务成为可能;
低成本、无所不在的感应技术,将使农作物、牲畜、水、气象、农场设备和其他所有相关物体实现“物物联网”;
空间化的移动感应技术为农场地貌的测量和生物量变化的探寻提供了便利;
本地无线系统将为“物物联网”提供可能性;
个人智能设备的应用,使用户能更快捷地获取相关信息;
云技术将使信息共享的过程更为简便;
通过云技术,不断增强农业大数据的处理和分析能力;
视频会议系统和传感技术,使兽医和其他农业专家提供远程服务成为可能。
  澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)在澳大利亚推行了一系列智能农场试点,比如与新英格兰大学合作,在新南威尔士州北部城市阿米代尔所进行的试点项目——Kirby智能农场。该项目就宽带和相关数字服务对农业的影响进行研究。在该项目中,CSIRO和新英格兰大学建立了一个灵活的平台,对智能农场的应用和服务提供支持。通过传感器监控土壤的湿度、温度和家畜的活动,并通过创建信息流对家畜进行管理。本地无线网络,则控制固定和移动传感器向远程云计算和分析服务平台持续发送数据流。该平台由空间化信息层(包括栅栏、地形、土壤特征等)构成的农场数据库作为支撑。

  CSIRO的项目所使用的数字服务涉及农业和食品产业,包括:

    使传感数据和相关数字服务融合,形成垂直供应链,对加工、配送和市场销售环节进行改革,提高效率;
通过增加农业对数字服务的关注,优化供应链;
通过增加对农业传感数据的应用,实现对突发事件的早期探测和监控,采取相应的生物安全和食品安全措施;
客户对于食品来源的追溯需求日益增长,数字服务将为食品增加附加价值并为客户提供更多选择;
生物量的测量技术和工具的发展,以及对碳排放的测量和计算,对于农场运作和新型碳市场的发展均有帮助;
发掘农村社区对其他社会服务的需求,包括教育、健康等服务
 

    信息技术促进现代农业发展

  下一代宽带网络的发展为澳大利亚农业部门实现生产力增长和市场开拓提供了新机遇。

  澳大利亚农业虽仅占其GDP总量的3%,但是如果加上食品、纤维加工和农业服务产业,广义农业在GDP总量中所占比例达到12%。



  科技发展和智能农场

  虽然云计算和通信技术已开始在农业部门应用,但其重要性并未被全部发掘,潜力也并未得到充分发挥。

  全球卫星定位系统(GPS)的应用,使种植业得以通过卫星图片增加对土壤信息的了解,以掌握较大范围内的植被情况。

  地面传感系统则为农业从业者提供了更多关于本地土壤、植被和水环境情况的信息。该系统成为预测和制订计划的工具,对肥料、作物和家畜生长情况、水利灌溉等都能做出规划,还能对当地情况进行实时监控。

  澳大利亚农业从业者对新一代的通信服务表现出浓厚兴趣。然而,较其他行业而言,他们对通信服务技术的利用还相对落后,这体现在大部分澳大利亚农场虽然已连接固定网络,但手机覆盖率仅为85%,远落后于澳大利亚其他行业。虽然大型农业企业的互联网普及率较高(约90%),但小型农业企业的互联网普及率仍然偏低(约70%)。

  互联网已经成为大部分澳大利亚农业从业者的基本工具,他们通过互联网接收各方面的即时信息,包括天气、市场价格,以及各种产品、设备和技术的相关咨询信息;还通过互联网进行各种社交沟通,获取来自政府商务、教育和健康部门的相关信息。

  

    下一代宽带网络对农业的影响

  下一代宽带网络的发展为农业部门实现生产力增长和市场开拓提供了新机遇,并对农业产生越来越重要的影响。澳大利亚农业企业对于通信和计算机技术提供的新服务表现了浓厚兴趣。

  澳大利亚正在推进中的国家宽带网络基础设施建设,将从根本上改变这一状况,并将为农业从业者提供更稳定的宽带卫星接入和地面无线服务(包括部分光纤服务)。

  与宽带网络相关的技术及它们带来的变革:

  传感技术将搭建起低成本和无所不在的物联网,草场植被、土壤湿度、家畜活动和农场设备都可以通过物联网实施监控;
具备空间化特征的移动传感技术将为农场地形描述和生物量变化的测量提供技术支撑;
本地无线系统将为物联网提供稳定的宽带网络基础;
个人移动智能终端设备和应用使用户获取信息的过程更加快捷,内容也更准确;
云计算技术简化了信息分享的过程;
通过个人终端建立的视频会议系统降低了成本。
  通过数字经济实现产业转型

  对新技术的采用,使我们能在澳大利亚经济各部门中看到数字经济的身影,数字经济成为“通过互联网、移动通信和传感技术搭建的全球经济和社交活动的网络平台”,并将促进澳大利亚各产业的转型。

  德勤(Deloitte)的一份调查报告显示:数字经济对澳大利亚商业和政府部门的贡献将达到270亿美元;而根据另一份来自IBIS World(行业市场研究公司)的报告显示,数字经济将使澳大利亚实现1.7%的长期生产率增长。

  随时间的流逝,农业受数字经济的影响将逐渐显现,虽然不如其他产业那么明显。数字经济的发展可能不会从根本上改变农业的发展方式,但却能对农作物生产、食品加工、物流和零售等施加影响。



  智能农场实现各项指标远程监控

  智能农场的概念来自于通过数字服务使农业从业者更有效利用资源,实现对农场各项指标实施远程监控的想法。

  Kirby智能农场是CSIRO和英格兰大学在阿米代尔建立的智能农场试点,旨在研究宽带和相关数字服务对澳大利亚农业部门的影响。该试点的创意最初是由澳大利亚宽带创新中心(ACBI)提出的。

  Kirby是一座占地面积2800公顷的商业农场,主要出产美利奴羊毛和肉用牛,还包括一些谷物和其他家畜。这一类型的农场对草场的依赖性很大,因为大部分家畜的主要食物来源是草场的牧草。

  同时,Kirby还是澳大利亚内地农场里第一个享受国家宽带网络提供地面无线宽带服务的。通过国家宽带网络,CSIRO和新英格兰大学建立了一个柔性平台,以支撑和智能农业相关的应用和服务。

  智能农场的概念来自于通过数字服务使农业从业者更有效利用资源,实现对农场各项指标(包括土壤湿度、库存变化、农场安全)实施远程监控的想法。

  Kirby智能农场的特点

  农场地形和特征描述基础数据集
  为澳大利亚农业从业者建立一个基于精密农业技术和服务的综合、空间化的规划和管理数据集,数据信息来源于以GPS为基础的农场物品图(如栅栏、引水点和其他农场基础设施),还有可以进行卫星定位的电磁感应(EMI)土壤分析、数据海拔地图(DEM)、运动光学传感器(AOS)、牧草生物量调查、卫星图像,以及通过X射线荧光(XRF)分析土壤的化学成分等。

  2.土壤湿度和环境因素实时地图

  Kirby智能农场通过本地传感器对土壤温湿度、导电性和空气温度进行监控,每5分钟形成一幅实时地图。农场在相同土壤情况的地方分散安装了100个土壤传感器,测量土壤的湿度、温度、电导率(与盐度有关)。同时,还设有两座气象站,测量空气温度、湿度、气压、风速、风向、雨和冰雹以及太阳辐射的情况。

  这些传感器为农场工作人员提供了非常重要的信息,帮助他们决定何时播种作物和牧草,何时施肥和灌溉,何时移动家畜以及往哪里移动。通过对这些信息的运用,可以帮助工作人员明确施肥和灌溉的情况,使农场实现作物和牧草增收,并最终增加家畜的存栏率。

  3.对家畜活动的了解

  Kirby智能农场项目还对本地无线家畜追踪系统进行了研究,以改进对家畜的管理方式。项目使用的是Taggle公司研发的商业家畜追踪传感系统,该公司的传感器是一种低功率耳标,佩戴在家畜耳朵上,可以对家畜在方圆7公里内的行动进行追踪,追踪精确度可以达到半径15米的范围内。Taggle研发的传感系统还能为农场工作人员提供家畜的实时位置,并通过移动智能终端或电脑网页形成地图界面。一旦家畜活动范围超出特定区域(如移动到牧场其他区域或者甚至已经被盗的可能性),则可以通过系统发送短信警告。Kirby智能农场还运用了CSIRO研发的融合了加速传感和GPS功能的家畜追踪技术设备,对家畜的活动和习性提供更为详细的信息。

  类似Kirby智能农场和昆士兰州的数字农庄项目的先进技术将越来越多地得到运用,为牧场生产力分析及牧场区域产量差别性等方面研究提供更多帮助,并优化投料和引水点设置。同时,还能将家畜追踪和活动信息与澳大利亚国家畜产品认证计划(NLIS)联网,对全国范围的畜群管理和繁育提供帮助。

  4.本地无线网络

  通过建立本地无线网络连接,固定和移动传感器得以将数据传送至云端计算和分析服务平台。其中,土壤传感器借助无线网络向农场中央信号收集点发回信号。通过该信号收集点,可以将数据通过国家宽带网络或移动数据连接上传至云计算服务平台。

  家畜追踪传感器运用了Taggle公司建立的本地无线网络,家畜标签收集到的信息将单向通过无线网络传回中央云服务平台。该无线网络系统的运作需要一系列的信号传送器,家畜的位置由从家畜标签发回的三角测量数据决定。Kirby农场的网络与阿米代尔地区的公共通信网络相连。

  5.智能农场信息平台

  Kirby农场项目还开发了一个智能农场信息平台。该平台将不同的数据源收集,并放到一个操作简便和实用的界面下,涉及的数据包括:农场传感器获取的土壤和家畜信息,以及农场外获取的气象和水信息。信息平台运用了不同的技术,使数据通过网页浏览器显示,用户可以看到农场的航拍地图,并可以获得每个传感器实时收集的信息。

  信息平台的操作非常简单方便,用户通过平台操控可以获取一切关于农场的实时信息,包括土壤状况到牲畜情况。信息平台还可以添加其他相关工具,如自动短信预警工具,通过该工具对农场家畜和作物的任何可能发生的意外情况进行提醒。

  智能农场信息平台还对来自气象、风力、太阳照射和湿度等方面的传感数据进行收集,形成整个农场的综合天气指数(CCI)和热负荷指标(HLI),方便农场工作人员了解农场的情况并对超出既定范围的指标设置预警。

  信息平台就是一个决策支撑系统(DSS),它能起到帮助农场工作人员对农场管理做出决策的作用。

  6. 农业迈入数字时代的动力和阻碍

  农业迈入数字时代的动力包括融入垂直供应链的需要、农业企业由生产向服务的转变、消费者对食品信息的需求、低成本的云服务等。

  动力

  1.融入垂直供应链

  对农业而言,如果产业链中一个关键环节要求其供应商使用一项特定软件服务,以优化生产和加工过程,那么对这项数字服务的推广就会变得非常容易。比如,澳大利亚蔗糖产业中对Agtrix软件的应用非常普遍,主要原因在于蔗糖榨取企业要求所有种植者使用该系统对甘蔗的生产工序进行管理。

  2.农业企业由生产向服务转变

  很多大型的农业制造企业都面临着物质商品利润降低的问题,通过数字技术的运用,他们逐渐由提供商品向提供服务转移。比如,大型的肥料制造企业目前除了供应肥料外,还提供相关的咨询服务。

  3.生物和食物安全措施

  大规模疾病(如手足口病)爆发导致的威胁,使澳大利亚政府出台了国家畜产品认证计划,并对全国范围内的家畜进行追踪。智能农场传感服务的引入,使家畜信息实时追踪成为可能,对疾病暴发的响应也更为迅速。

  4.数据公开政策和实践

  民众对政府部门数据公开和再利用提出了迫切要求,澳大利亚政府也支持民众的这一要求。环境和自然资源方面的数据对于农业决策助益颇多。

  5.生物量和碳排放量计算

  生物量和碳排放量的计算工具和方法,不仅可以运用在农场运作方面,对于新兴的碳市场也将起到积极促进作用。

  6.消费者对食品信息的需求

  消费者对食品信息的需求日益增长,这些信息包括食品原料以及提供这些原料的企业的信息等。为满足这些需求,食品将被加贴特殊标签。比如:澳大利亚塔斯马尼亚的牛肉提供商在其出口的顶级牛肉上统一使用本地传感标签。

  7.低成本的云服务

  在农业领域,数据采集、加工和分析都能通过云服务远程进行,这推动了数字服务在该领域的运用。

  阻碍

  8.对于成本效益的分析不足

  到目前为止,农业领域对智能农场的成本效益分析大多还集中在种植和灌溉方面,对以传感技术为基础的数字服务在家畜管理方面所起的作用的分析却相对较少。对于智能农场的效益和价值定位分析应该更加深入,效益分析应不仅针对农业企业层面,还应针对更为广阔的供应链层面。

  9.网络连接的质量与水平

  澳大利亚农村地区在网络覆盖方面仍然存在较大差距。尽管澳大利亚的移动电话网络覆盖了近99%的人口,但是其土地覆盖率则远远低于这一水平。

  10.应用软件及服务的成熟度

  近期对澳大利亚农业软件供应商的一项调查显示,供应商主要是由大量小型软件公司构成,它们在驱动用户迅速接受其软件方面缺乏相应的规模以及商业运作方面的能力。

  

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