智慧農(nóng)業(yè)和精準農(nóng)業(yè)結(jié)合了技術(shù)，使從農(nóng)場到市場的效率和生產(chǎn)力更高。智慧農(nóng)業(yè)——使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器連接從灌溉系統(tǒng)到土壤和牲畜生產(chǎn)的一切。隨著 5G 在全球范圍內(nèi)的推廣，這種高帶寬蜂窩技術(shù)有望對農(nóng)業(yè)技術(shù)產(chǎn)生重大影響。

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農(nóng)業(yè)科技公司旨在通過為農(nóng)民提供做出良好商業(yè)決策所需的數(shù)據(jù)來最大限度地提高糧食產(chǎn)量。智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)解決方案幫助農(nóng)場：

• 減少資源消耗(例如，水、糧食、化肥、農(nóng)藥)
• 最大限度地減少徑流和土壤侵蝕
• 提高整體運營和產(chǎn)品分銷的效率

一個例子是位于印度班加羅爾的水培農(nóng)場 Clover。Clover 使用無線傳感器來監(jiān)測溫室中的作物生長。匯總來自多個地點的數(shù)據(jù)使他們能夠改進種植方案，進而生產(chǎn)出更健康的作物，并獲得豐富的收成。

從果園到養(yǎng)牛場，農(nóng)場正在利用物聯(lián)網(wǎng)解決方案來監(jiān)測影響其利潤的多個驅(qū)動因素，包括：

• 溫度
• 土壤條件
• 污染物
• 水質(zhì)

固定和移動應(yīng)用可能需要蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接來實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)收集和設(shè)備管理。這些功能類似于可以監(jiān)測整個流程的制造環(huán)境。

如今，一些智慧農(nóng)業(yè)終端依賴于短距離無線技術(shù)，如Wi-Fi和藍牙。其他則由于距離和射頻覆蓋需要而使用蜂窩移動網(wǎng)絡(luò)。

5G將支持新應(yīng)用并增強或取代短距離應(yīng)用。一個例子是使用配備攝像頭的無人機來監(jiān)測作物生長狀況和牲畜健康。

5G 和智慧農(nóng)業(yè)的未來

5G 的早期階段專注于實現(xiàn)高帶寬連接。在 5G 基礎(chǔ)設(shè)施變得更加普遍之前，集中式農(nóng)場將是最實際的使用案例。大型企業(yè)農(nóng)業(yè)運營可能會建立一個專用5G網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)高帶寬使用情況(例如，使用無人機進行作物監(jiān)測)和來自數(shù)千個事務(wù)性或觸發(fā)物聯(lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)據(jù)聚合。

目前，當農(nóng)業(yè)運營利用來自不同來源的大量數(shù)據(jù)時，5G將發(fā)揮最大的杠桿作用。在工業(yè)養(yǎng)雞場，來自恒溫器和喂料機的數(shù)據(jù)到達一個中央連接點。對于寬帶級 5G 數(shù)據(jù)管道而言，這數(shù)千個傳感器中的每一個都能以極低的成本或復雜度產(chǎn)生少量數(shù)據(jù)。當聚集在適當規(guī)模的集群中時，產(chǎn)生的帶寬可以與5G移動寬帶帶寬保持一致。5G是聚合和回傳這些信息的絕佳解決方案。

我們可以期待 5G 3GPP Release (Rel) 17 在三到五年內(nèi)為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)賦能。Rel 17將使開發(fā)人員能夠利用在5G新無線(NR)無線接入網(wǎng)絡(luò)(RAN)上運行的低功耗設(shè)備的標準。發(fā)生這種情況時，可以減輕短距離無線電技術(shù)上的數(shù)據(jù)聚合，因為低成本、低功耗的傳感器可以在低功耗 5G NR 調(diào)制解調(diào)器上運行。

在未來 5 到 10 年內(nèi)，較低的 LTE 類別(即 NB-IoT 和 LTE-M)將在遠程農(nóng)業(yè)傳感器的連接選項中發(fā)揮主導作用。隨著技術(shù)的發(fā)展，電力需求和成本將下降，從而為遠程農(nóng)業(yè)傳感器帶來新的設(shè)計和概念。隨著5G標準的發(fā)展，橋接技術(shù)的端到端能力將變得更加無縫。

5G在農(nóng)業(yè)中的使用案例

以下是智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)中一些潛在的當前和未來 5G 用例：

(1) 數(shù)據(jù)聚合

5G 技術(shù)為大型農(nóng)業(yè)運營中的集中數(shù)據(jù)聚合帶來了巨大希望。一個規(guī)模較大的工業(yè)農(nóng)場可以建立一個專有 5G 網(wǎng)絡(luò)來聚合來自微監(jiān)測作物管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。這些系統(tǒng)包括土壤濕度傳感器集群，可能比現(xiàn)有技術(shù)支持的密度大幾百倍。該網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)更高效的實時監(jiān)測系統(tǒng)，并觸發(fā)節(jié)流灌溉和其他作物支持系統(tǒng)。

(2) 預測分析

由于5G技術(shù)支持數(shù)據(jù)聚合，大型工業(yè)農(nóng)場可以更好地整合預測分析。考慮到過去和現(xiàn)在的條件數(shù)據(jù)(如土壤濕度和農(nóng)藥使用)，分析軟件可以創(chuàng)建模型并預測，以幫助農(nóng)民做出決策。隨著5G實現(xiàn)更密集的實時數(shù)據(jù)，分析將變得更加精確，從而最大限度地提高農(nóng)場產(chǎn)量和效率。

(3) 無人機

越來越多的農(nóng)民正在使用無人機來監(jiān)測其作物。無人機比駕駛拖拉機在田間穿行成本更低，并能提供更有針對性的作物損害和其他變量信息。作為一項高帶寬技術(shù)，5G 將使無人機能夠收集更高質(zhì)量的視頻數(shù)據(jù)并更快地進行傳輸。這種高速數(shù)據(jù)傳輸能力將使人工智能無人機技術(shù)開發(fā)和實時報告成為可能。

(4) 牲畜追蹤和監(jiān)測

在Rel 17提高5G低功耗和更密集傳感器網(wǎng)絡(luò)的可行性之前，牲畜監(jiān)測傳感器可能會通過Wi-Fi、藍牙或LTELPWAN來保持連接。一個例外是在大型集中化農(nóng)場中，5G基礎(chǔ)設(shè)施可以在一個小區(qū)域(如養(yǎng)雞場)上建設(shè)，并跟蹤單頭牲畜。農(nóng)業(yè)技術(shù)開發(fā)人員已經(jīng)創(chuàng)建了畜群管理傳感器，包括智能項圈和耳標，以跟蹤牲畜的位置和健康狀況。

(5) 自動農(nóng)用車輛

在其他領(lǐng)域開發(fā)的自動駕駛汽車技術(shù)將轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)用具。配備車載計算機的拖拉機已經(jīng)允許操作員控制微小的耕作任務(wù)細節(jié)(例如，種子行之間的距離以及播種時施加在它們身上的壓力)。無人駕駛農(nóng)場設(shè)備將得到改進，為農(nóng)民提供更大的靈活性和效率，并節(jié)省勞動力成本。

用于農(nóng)作物運輸?shù)目ㄜ囈部梢垣@得物聯(lián)網(wǎng)傳感器的好處。這些傳感器可以跟蹤貨物溫度并在溫度過高或過冷(即冷鏈)時發(fā)出警報。資產(chǎn)跟蹤器等小型移動傳感器可能會繼續(xù)使用 LPWAN 等高延遲技術(shù)。5G將使搭載更強大車載計算機的自動駕駛汽車能夠發(fā)送和接收更大的超低延遲數(shù)據(jù)流，包括視頻。

(6) 氣象站

農(nóng)業(yè)運營受天氣影響。農(nóng)民可能會因可預防的疾病和損害而損失大量作物。田間相連的氣象站可以解決這一困境，為農(nóng)民提供田間狀況數(shù)據(jù)。

一個例子是由 AMA Instruments 開發(fā)的 InField 監(jiān)測系統(tǒng)。InField 測量土壤濕度和質(zhì)地、氣溫、風速和陽光照射。部署在偏遠地區(qū)的氣象站可能會在不久的將來繼續(xù)使用 LPWAN 連接。以后，他們將受益于 5G，因為它將創(chuàng)造更多數(shù)據(jù)密集的觀測和邊緣計算。

隨著蜂窩連接世界向5G過渡，智慧農(nóng)業(yè)將繼續(xù)發(fā)展。數(shù)據(jù)和預測分析將使農(nóng)民能夠做出提高生產(chǎn)力和效率的決策。全球成果將是可持續(xù)的農(nóng)業(yè)實踐，以養(yǎng)活不斷增長的人口。