田间地头闹起“智慧新革命”!AI+物联网,给耕种装上“眼睛”和“大脑”

物联网行业观察 2023-08-28
3389 字丨阅读本文需 9 分钟

在一个数字化时代,我们正处于一场农业领域的革命之中。随着科技的飞速发展,机械农民愈发成为焦点。你是否曾想过,未来农田中的农民将不再是汗水浸透衣衫的辛勤劳动者,而是一支高效率的机械团队呢?

机械农民将完美结合先进技术,精确播种、智能喷洒、一键收割,带来了农业生产的彻底颠覆。在农业革命的浪潮下,农民和农村社区正迎来巨大的变革与机遇。职业结构的调整使农民成为了现代化的农业经营者与农村企业家,多元化的农业发展路径正在塑造着一个富有活力和多彩的农村社区。

降本增效,不遗余力

传统农业的许多环节都存在痛点,比如农业生产计划和管理缺乏科学的数据支持,农业供应链管理缺乏透明度和可追溯性,农业生产过程监测基于人工经验缺乏准确性和实时性,传统农业缺乏科学的数据分析和决策支持等,亟需数字化改造来提高效率和生产力。

当前,对作物的生长全过程进行数据采集和管理已是种植业信息化的一大分支,也是改进传统农业生产管理过程现存沉疴的重要措施。

随着数字化与农业生产的不断融合,种植业信息化管理已经取得了一定的成果。但仅仅依靠传统信息化管理方案依然存在一些问题,比如数据处理大部分仍要依靠人工逐一查看,图片、视频数据量大以及复杂情况分析等现状导致审查工作效率低下。

具体到果园的信息化管理场景,则存在气候无法预计、土壤墒情无法知晓、苗情无法远程查看、虫情测报难、灌溉需要很多人工,而且作业不够精细等更为具体的问题。而造成果园种植效率不高、效益不强、效能不够的原因,则在于各生产要素缺乏耦合效应,产业链衔接不紧,农业大系统循环性、协同性不够。

览拓科技长期深耕农业物联网垂直领域,专注于智能生产、可视生产、溯源系统方面,旨在提高农业生产效率、提高食品安全。针对果园管理的种种挑战,览拓科技基于成都阿加犀智能科技有限公司(以下简称“阿加犀”)提供的基于高通QCS8250物联网解决方案并采用了AidLux平台的智能边缘计算盒子AidBox打造了一套智慧果园种植管理系统——智汇耘智能物联网管理系统,实现了对传统农业种植管理系统的智慧化升级。

该系统方案集成了IoT+AI技术,其中IoT方案通过LoRa进行本地部署对低功耗节点进行采集和控制,云端连接采用4G/5G技术,本地无线广覆盖,连接点数多。在实际应用中,系统通过传感器和智能网关自动化采集环境和植物生长数据,包括农业环境气象站、智能通风控温机、环境采集终端、智能水肥一体机等,从而精准监控作物健康状态、采摘数据和生长环境。

同时,全景操作平台可以展示光照、温湿度、雨量、二氧化碳、风速、风向、大气压等自动化采集信息,还可以远程控制设备,根据作物生长情况进一步进行水肥自动配比灌溉施肥、农机作业等综合管理,节水、节肥、增产,提升作物品质。AI方案则通过视觉方案实时采集植物病虫害、水果成长状态等,快速准确掌握果园种植成长情况。在阿加犀AidLux平台与高通QCS8250物联网解决方案加持下,智汇耘智能物联网管理系统获得强大的智慧能力,显著降低果园种植综合成本。

“火眼金睛”,如何实现?

在方案的开发过程中,览拓科技遇到了不少技术上的挑战。比如在虫害识别当中,很多害虫外貌特征相似度极高,有些类别之间的区别仅仅在翅膀上的一个不起眼的小斑点,专业人员也需仔细分辨,因此使用人工进行归纳比较困难;其次,害虫大小不一,有的害虫在照片中会小到难以进行形态分辨;此外,拍摄手法导致的逆光、阴影等也会让拍摄采样质量有较大波动,进一步增加了识别难度——这都对AI视觉能力和算力提出了较高的要求。

而阿加犀为该方案提供的AidLux平台以及智能边缘计算盒子AidBox主要采用基于高通QCS8250物联网解决方案的高性能模组,适合边缘端AI应用的开发,并且支持物联网的Wi-Fi 6和5G数据传输,同时提供强大的图像信号处理器。

高通QCS8250物联网解决方案提供了高达15TOPS的算力支持,支持Android+Linux双系统同时运行,支持主流深度学习框架,并内置CPU+GPU+NPU智能加速技术,辅以每秒15万亿次的硬件运算能力。AidLux在充分释放高通QCS8250物联网解决方案的算力资源后,其AI性能大幅提升,数据处理能力进一步增强。

览拓科技负责人表示:“高通赋能的强劲AI视觉能力能够支持全区作物状态及病虫害情况检测,并对采集到的图片、视频等海量数据进行实时分析处理,以全面的数智化统筹管理为果园智慧种植生产体系提供技术保障、效率保障和准确度保障。”

广东省阳江市某地区拟建成品种优质化、防控绿色化、水肥智能化、生产机械化、管理数字化的高标准示范荔枝果园,希望能解决荔枝种植生产过程中人力短缺,人力成本高;天气、病虫害等不利因素损失重;作业效率低等问题,实施有计划的可控生产,提升产品品质,实现增产增收和可持续发展。

在览拓科技的助力下,智慧果园智能灌溉系统帮助该项目的农业管理者节水30%-40%,同等条件下节约肥料30%-50%,减少人工成本30%以上。同时,有效的水肥一体化系统和虫情监测、识别、预警系统有效抑制和预防作物病虫害的发生,使得每亩农药用量减少15%-30%。最终,农业管理者在减少肥料用量40%的基础上,实现增产15%以上。

由“眼”及“智”,AI来帮忙

全面提升农产品质量是智慧农业的核心要务。因此,在科学种植之外,分选是提高农产品附加值的关键环节之一。传统人工挑选物料的方式,人力成本高并且很容易出现遗漏,效率较低。为此,新型农业加工生产线都在向机械化和智慧化迈进,将农产品的品质根据色泽、形状、杂质率、病虫害等指标按级分选,满足客户和市场的不同需求。

色选机是分选环节的代表性设备,其原理是根据物料光学特性的差异,利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来,其性能直接决定了分选成效。在农业领域,色选机适用的范围包括大米、小麦、玉米、大豆、种子、坚果、盐等食品原料。

在高通QCS6490物联网解决方案强大算力的支持下,如今的色选机开始装备内置AI计算加速器的模组,在精准检测样品的同时保证系统稳定性速度,帮助客户提升检测效率和质量。色选机通过视觉识别系统并结合机器视觉和边缘计算等能力,就可根据样本的颜色和形状对物体进行自动化分选,从而很好地解决传统分选存在的成本高、难以长时间连续作业与缺陷检出率不高等问题。在移远通信色选解决方案的赋能下,色选机将谷物通过传送带平整送入光学采集点,拍摄出当前谷物的图像,将图像送入AI模型中,推理出优劣产品的位置,进而通过分拣系统,将劣质产品检出并剔除,保留优质产品。

色选方案的高效性取决于内置的芯片及模组的高性能。为此,移远通信开发出色选解决方案,该方案目前主要面向农业和工业物料管理行业,搭载基于高通QCS6490物联网解决方案开发的移远通信SG560D智能模组,并集成相机、光源和气枪等硬件。

凭借着先进的视觉识别系统及支持四个摄像头同时工作,搭载移远通信模组的色选机方案可处理数量较大的物料色选工作,精度极高,误差率低于1/200000。目前,基于高通QCS6490物联网解决方案的移远通信色选解决方案已经在相应行业得到广泛应用。

数字化赋能,农村实现现代化

乡村数字基础设施、乡村产业数字化、乡村数字文化、乡村治理数字化、乡村数字普惠服务、乡村数字化人才……4月份,第六届数字中国建设峰会在福建省福州市举办。本届峰会首次设立数字乡村主题展,重点展示各地区、各部门、各行业在数字乡村建设探索实践中涌现的典型经验做法和应用场景,生动展示共享数字化发展成果的美好愿景,为建设农业强国、加快推进农业农村现代化、全面推进乡村振兴提供强大助力。

数字乡村是全面推进乡村振兴战略的重要突破口,也是建设数字中国的重要内容。信息时代,以移动互联网、大数据、云计算、物联网和人工智能为代表的数字技术蓬勃兴起,为传统农业转型升级和乡村治理现代化创造了前所未有的机遇。

党的十八大以来,各地各部门以数字化赋能乡村产业发展、乡村建设和乡村治理,整体带动农业农村现代化发展、促进农村农民共同富裕,乡村数字经济加速发展,农业生产信息化水平稳步提升,乡村数字化治理体系不断完善,信息惠民服务持续深化,不断推动乡村振兴取得新进展,推动数字中国建设迈上新台阶。

数字赋能,为农业农村发展打开了新的空间,创造了新的可能。一方面,无论是全天候监测、远程操控等精细化管理,还是电子商务、直播带货等数字化应用,数字技术已经贯穿农作物耕、种、管、销各环节,乡村产业形态不断丰富、产业集群不断形成,促使农业生产更精准、更高效。另一方面,从远程医疗服务到普惠金融服务再到智慧管理平台,数字乡村建设的提速,加快了农村公共服务发展的脚步,也大幅提高了乡村治理的效能。事实证明,数字乡村建设有助于充分发挥信息化对乡村振兴的驱动赋能作用,让更多人享受到“数字红利”。

强国必先强农,农强方能国强。党的二十大擘画了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的宏伟蓝图。必须认识到,农业强国是社会主义现代化强国的根基。没有农业强国就没有整个现代化强国;没有农业农村现代化,社会主义现代化就是不全面的。

今年中央一号文件明确提出,“深入实施‘数商兴农’和‘互联网+’农产品出村进城工程”“深入实施数字乡村发展行动,推动数字化应用场景研发推广”。由此可见,加快推进数字乡村建设,是推进农业农村现代化的迫切需求,也是全面建设社会主义现代化国家的必然要求。

文章来源: 物联网智库,小菲有点烦,人民网

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