千億市場的智慧農業(yè)，如何攻克“成本高，效果差”難題？

當今時代，消費互聯(lián)網不斷向產業(yè)互聯(lián)網延伸和拓展，傳統(tǒng)農業(yè)也借此向智慧農業(yè)加速轉型演進，通過與現(xiàn)代信息技術和智能設備深度跨界融合，實現(xiàn)農業(yè)生產全過程的數(shù)據(jù)感知、定量決策、個性化服務等。

智慧農業(yè)作為一種全新的現(xiàn)代農業(yè)生產方式，目前不僅是各國現(xiàn)代農業(yè)科技競爭新高地，更是推動我國農業(yè)高質量發(fā)展，實現(xiàn)鄉(xiāng)村全面振興的關鍵所在。據(jù)相關報告顯示，中國智慧農業(yè)市場需求規(guī)模高達2500億元（2020年），2020-2023年市場空間增長預計保持15%的CAGR，潛力可觀。

資料來源：安永-帕特儂分析，申萬宏源研究

硬件設備貴，維護費更貴

農企轉型數(shù)字農業(yè)意愿不強。

雖然行業(yè)前景無限，但在漂亮的數(shù)據(jù)背后，我國智慧農業(yè)的發(fā)展卻并沒有表面看起來那么樂觀，與美國、荷蘭、法國等數(shù)字農業(yè)強國相比，我國的智慧農業(yè)產業(yè)發(fā)展仍處于初級階段，智慧農業(yè)應用滲透率不到1%。除了客觀上的起步晚之外，大部分智慧農業(yè)解決方案設備價格高、整體維護費投入大、實際應用性低才是打消農企參與積極性的真正原因。

精準化和智能化是智慧農業(yè)的核心要素，通過分布式部署在農業(yè)生產現(xiàn)場的各種傳感器節(jié)點，實現(xiàn)對農作物生長環(huán)境的精準監(jiān)測，為農業(yè)生產提供精準化種植、可視化管理及智能決策，可大大提升生產效率。

以茶樹種植為例，茶葉是中國歷史悠久的經濟作物，主要生長在高山、丘陵等地帶，喜好溫暖、潮濕、蔭蔽的生長環(huán)境。茶樹生長季節(jié)，月平均氣溫應在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，同時茶樹的生長具有喜酸怕堿、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量和品質。

茶樹大多生長在高山、丘陵環(huán)境下

但也正因茶樹對環(huán)境依賴性強，人工對整個種植區(qū)域內，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，很難在第一時間進行正確調節(jié)，導致茶葉容易出現(xiàn)部分長勢喜人，部分越來越差的現(xiàn)象。此外，由于茶農無法對采茶時機做精準把控，茶葉最終產量更多是“看天吃飯”。

這種情況下，利用分布式部署傳感器設備去實現(xiàn)區(qū)域內所有茶樹生長環(huán)境溫度、濕度、光照、土壤酸堿度等數(shù)據(jù)的精準監(jiān)測，可有效規(guī)避人為誤判影響茶樹生長。將這些采集上來的數(shù)據(jù)經系統(tǒng)分析之后，指導管理人員進行農事處理，并聯(lián)動水肥灌溉一體化智能設備、病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)等，自動完成給水施肥、殺蟲除霜等控制，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥、改善土壤環(huán)境，提高茶葉品質和產量。

智能聯(lián)動水肥灌溉調節(jié)作物生長環(huán)境

不過，若想實施這樣的精細化種植，設備成本是農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、圖像采集設備監(jiān)測站，成本就要超過1萬元。而面對茶葉這種需要分布式精準監(jiān)測的高經濟價值作物時，監(jiān)測站采購數(shù)量還會相應增多，換句話說，現(xiàn)階段的精細化種植，越精細的監(jiān)測代表著硬件成本和部署成本投入越高。

傳統(tǒng)精細化監(jiān)測需投入高昂成本

同時，事實上設備成本或許還不算實施數(shù)字化農業(yè)最大的投入，想要保障這些設備正常工作，還需要管理人員長年累月的對監(jiān)測設備進行維護，以至于運維所產生的費用，甚至都有可能超過設備本身的價格，而造成這一現(xiàn)象的，便是這些監(jiān)測設備的供能問題。

傳統(tǒng)的方式是采用布線為這些設備供能，但我國山地、丘陵多而平原少，大部分耕地地形復雜且分散。在部署硬件設備時，需要挖開地面進行布線，不僅實施成本高，還易對土壤生態(tài)造成影響。此外，由于線路綿長、交錯雜亂，人工維護十分困難，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

為了打破地形對布線所造成的限制，設備提供商開始為用戶提供電池供電的監(jiān)測設備，短時間內，農企管理人員對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成本。以內置可充電電池的溫濕度傳感器為例，一次充滿電設備可工作45天左右。若采用不可充電的鋰電池供電，數(shù)據(jù)上傳間隔設置為每小時一次，平均續(xù)航壽命僅為1-2年。

若想在此基礎上延長設備壽命，倒是可以采用大容量鋰電池的傳感器，但設備尺寸和替換電池成本也會相應增加。在實際應用中，為了精準監(jiān)測作物生長環(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時間和成本，來為數(shù)目眾多的監(jiān)測傳感器更換電池。

管理人員需要定期維護傳感器

其次，則是這些電池供電的傳感器設備，采集數(shù)據(jù)的頻率與使用壽命具有無法調和的矛盾。為了保障農作物時刻處于最優(yōu)生長環(huán)境下，工作人員需要精準地掌握植物含水量、雨量、土壤PH值、溫濕度等關鍵數(shù)據(jù)，這就對數(shù)據(jù)采集的實時性要求較高。

例如設備每半個小時甚至是10分鐘采集并上傳一次數(shù)據(jù)，但這樣一來，勢必會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備電池，進而加大運維成本支出。但若為了延長設備使用壽命而減緩數(shù)據(jù)采集頻次，不精確的數(shù)據(jù)又難以為農事管理提供價值。

綜上所述，當農企為智慧農業(yè)鋪設和維護設備的成本超過人力操作時，數(shù)字化便成為了一個偽需求，分散安裝在田地里的設備，還會影響耕種和收割作業(yè)。在這樣的情況下，農企缺乏投入動力，智慧農業(yè)自然是難以展開普及，政策鼓勵反倒成為行業(yè)發(fā)展最大支柱。

從中國政府采購網顯示的智慧農業(yè)項目匯總情況來看，各地智慧農業(yè)、數(shù)字農業(yè)相關的政府采購項目呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。2020年全國縣域農業(yè)農村信息化建設的財政投入總額達到341.4億元，縣均財政投入1292.3萬元，較上年提升65.3%。

數(shù)據(jù)源于：中國政府采購網

從數(shù)據(jù)上來看，近年財政支持力度不斷加大。但歸根結底，國家對智慧農業(yè)產業(yè)始終是以推動、扶持為主，發(fā)展智慧農業(yè)還需整個行業(yè)共同努力。

多數(shù)解決方案浮于表面，

無法解決農業(yè)“里子”問題。

除了整體投入成本高，我國農業(yè)物聯(lián)網技術也存在諸多不足之處：傳感器技術薄弱，無法全方位監(jiān)測作物自身生長信息及環(huán)境因子；設備集成度低，安裝維護難度大，不利于大面積推廣；設備及后臺系統(tǒng)操作不夠簡易化，農戶使用難度大。

另外，信息決策系統(tǒng)相關技術模型成熟度低，應用效果差，大多數(shù)針對農業(yè)的解決方案都浮于表面，難以精準解決實際需求，進一步降低了農企投身其中的意愿。

以更低成本，更高效率。

精準助力農事管理智能進化。

透過現(xiàn)象看本質，從問題中找答案。我國的智慧農業(yè)想要得到高質量發(fā)展，就務必要移除攔在行業(yè)前進路上“成本高、維護貴、實用性差”這三座大山。針對行業(yè)面臨的困境，飛英思特借助創(chuàng)新的能量采集核心技術，推出了低成本、高智能化、高實用性的智慧農業(yè)解決方案，可為農作物生長環(huán)境監(jiān)測、病蟲害防治、水肥灌溉一體化、生產管理等提供數(shù)據(jù)分析和專業(yè)指導。

智慧農業(yè)解決方案

為滿足不同場景下農作物數(shù)據(jù)監(jiān)測和部署需求，飛英思特專為智慧農業(yè)解決方案打造了一款自供能農業(yè)監(jiān)測設備，其具有自供能免維護、分布式、快速部署、性價比高等特點。自供能工業(yè)監(jiān)測設備其可在低光照條件下采集光能為自身充電，實現(xiàn)能源自給，無需單獨布線和內置電池，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，農業(yè)監(jiān)測設備可在設備全生命周期內，以半小時一次的頻率持續(xù)采集數(shù)據(jù)而無需擔心電量耗盡，非常適合在市電到達困難、項目體量大、不利于有線數(shù)據(jù)傳輸?shù)葟碗s的農業(yè)場景下部署。

自供能農業(yè)監(jiān)測設備

功能方面，自供能農業(yè)監(jiān)測設備整體采用模塊化設計，能夠適配不同安裝結構件的安裝方式，支持擁有ModBus-RTU協(xié)議的傳感器接入擴展。可實現(xiàn)對環(huán)境氣象、氣體、水環(huán)境、圖像和土壤墑情等多要素監(jiān)測。

根據(jù)不同的傳感器配置，該設備可為包括大田、大棚、漁業(yè)等不同場景下的高價值經濟作物提供生態(tài)信息自動監(jiān)測，并通過4G、LoRa、ModBus、ModBus-RTU等多種通信網絡上傳后端，為環(huán)境控制和智能化管理提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支撐。

為了切實解決“有面子，無里子”的應用痛點，真正實現(xiàn)科技助農，智慧農業(yè)解決方案以分布式部署覆蓋場景下的全域監(jiān)測，并支持遠程自主配置農業(yè)生產中氣象、土壤、圖像等關鍵數(shù)據(jù)的采集頻次。在初次投入使用時，系統(tǒng)默認以半小時一次的高頻采集頻率確保場景內各個區(qū)域的數(shù)據(jù)精準度，并通過后臺系統(tǒng)進行管理及統(tǒng)計分析，建立起數(shù)據(jù)分析評價、作物生長識別、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，平臺可實現(xiàn)智能預警、遠程監(jiān)控，聯(lián)動后端水肥灌溉一體化、補光、通風等各類智能控制終端處置調節(jié)。其次，基于數(shù)據(jù)分析結果，數(shù)據(jù)平臺還可為農企提供種殖技術指導和深加工技術指導，幫助農企實現(xiàn)科學、高效、智能化管理，擴大生產收益。

智慧農業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺

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濟作物場景。位于宜賓屏山的十萬畝茵紅李子果園使用智慧農業(yè)方案進行土壤墑情和環(huán)境監(jiān)測，優(yōu)化施肥次數(shù)，調整灌溉頻率，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)及時進行蟲害消殺，大幅降低人工成本，一個季度實現(xiàn)李子產量增產30%，方案實際應用價值突出。

長遠來看，雖面臨諸多難題，但智慧農業(yè)未來的發(fā)展空間是明朗且巨大的，作為無源物聯(lián)網領域的領先企業(yè)，飛英思特希望通過高性價比、高智能化、高實用性的產品和解決方案，幫助農企、農戶精準解決種植難題，實現(xiàn)提質增效，豐產豐收，邁上全新的致富之路。

參考資料：

1.申萬宏源-《農業(yè)數(shù)字化2022下半年投資策略》

2. 農業(yè)農村部-《2021全國縣域農業(yè)農村信息化發(fā)展水平評價報告》

3.農業(yè)科技報-茶葉種植最佳海拔是多少？對土壤有什么要求？