從IBM的智能酒莊到ADI的“番茄互聯(lián)網(wǎng)”，智能農(nóng)業(yè)的明天會(huì)有多遠(yuǎn)？

最近聽喜馬拉雅的“吳曉波頻道”，IBM副總裁與曉波同學(xué)談起了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在酒莊的應(yīng)用。有意思的是，最近還看到作為高性能模擬技術(shù)提供商的ADI居然去參加了一場(chǎng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)，而ADI的工程師還在過去兩年時(shí)不時(shí)會(huì)發(fā)布博客分享該公司在“番茄互聯(lián)網(wǎng)”上探索成果。中國作為農(nóng)業(yè)大國，同時(shí)也是農(nóng)業(yè)非常落后的國家，作為技術(shù)工作者，如何在農(nóng)業(yè)上借助科技化實(shí)現(xiàn)“彎道超車”？科技巨頭在農(nóng)業(yè)智能科技上的探索，一樣也是中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的未來。

IBM研究院曾在Gallo Winery酒莊實(shí)施科學(xué)智能化改造，將灌溉、土壤和氣象數(shù)據(jù)與衛(wèi)星圖像和其他傳感器的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，預(yù)測(cè)獲得最佳葡萄產(chǎn)量和頂尖葡萄品質(zhì)所需的具體灌溉方法。ADI的番茄物聯(lián)網(wǎng)也是實(shí)現(xiàn)類似的目標(biāo)——ADI公司將硬件解決方案與基于云的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用集成在一起，開發(fā)了一個(gè)能夠端到端訪問、輕松使用的完整解決方案，利用可靠精確的傳感器為農(nóng)場(chǎng)主提供可靠精確的信息，通過云集成通信讓農(nóng)場(chǎng)主能夠隨時(shí)隨地掌握番茄的種植情況。

ADI在愛爾蘭全國農(nóng)耕競(jìng)賽（National Ploughing Championship）展會(huì)上的展示。

ADI參加農(nóng)耕展背后的作物連接“黑科技”

幾個(gè)月前，ADI公司作為參展商參加了一個(gè)似乎與高科技不搭界的展會(huì)——愛爾蘭全國農(nóng)耕競(jìng)賽（National Ploughing Championship）展示會(huì)，并展出了用于農(nóng)業(yè)智能監(jiān)測(cè)的平臺(tái)及demo，幫助農(nóng)場(chǎng)主解決作物連接的問題?！白魑镞B接代表了ADI公司對(duì)智能農(nóng)業(yè)的愿景，我們?cè)谶@里推出的系統(tǒng)是面向美國和歐洲農(nóng)業(yè)市場(chǎng)的無線環(huán)境監(jiān)控解決方案?！?ADI公司物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)部門的應(yīng)用工程師Cherl Dougage在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)表示。這種環(huán)境監(jiān)測(cè)解決方案能有效提供及時(shí)可行的信息，讓種植者能夠更好地利用自然資源，并更好地預(yù)測(cè)作物生長周期。

ADI公司物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)部門的應(yīng)用工程師Cherl Dougage在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)講解。

該系統(tǒng)包括一組無線傳感器節(jié)點(diǎn)，一臺(tái)網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及ADI Connect云平臺(tái)。每個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)都帶有微控制器ADuCM3029（基于超低功耗Cortex M3），以及ADF7030-1低功耗sub-GHz無線電，還有一套傳感器用于測(cè)量溫度、濕度、環(huán)境光照和方向。該器件每15分鐘喚醒一次，收集傳感器數(shù)據(jù)。

將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地，每天喚醒一次，將完整數(shù)據(jù)集傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)設(shè)備，通過這種方式，充分利用了ADuCM3029的超低休眠電流（750nA），以及無線電的超低休眠電流（10nA）?！斑@類應(yīng)用的低功耗特性非常關(guān)鍵，農(nóng)場(chǎng)主可不希望總是要擔(dān)心更換電池的問題。我們的系統(tǒng)可以輕松部署在農(nóng)場(chǎng)中，現(xiàn)場(chǎng)部署可采用電池供電，一次可工作10年以上。輕松部署50個(gè)節(jié)點(diǎn)并連接到單個(gè)網(wǎng)關(guān)，相互間距半英里?！?Dougage指出。

都帶有微控制器ADuCM3029以及ADF7030-1低功耗sub-GHz無線電的無線傳感器節(jié)點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用——“番茄互聯(lián)網(wǎng)”

當(dāng)我們?nèi)コ刑暨x瓜果蔬菜的時(shí)候，我們常依靠視覺、嗅覺和觸覺，通過主觀“測(cè)試”選擇，事實(shí)上很多時(shí)候當(dāng)你辛苦烹飪出來卻結(jié)果發(fā)現(xiàn)，味道簡直糟糕透頂。如果有一種東西可以把有關(guān)味道的信息全都告訴你，豈不是更好？

ADI就嘗試?yán)米约旱募夹g(shù)來解決這個(gè)傳統(tǒng)的難題，并從番茄入手。ADI利用其在檢測(cè)、測(cè)量、轉(zhuǎn)換方面的專業(yè)技術(shù)，以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的深入研究，構(gòu)建了完整的從傳感器到云端的解決方案，讓農(nóng)場(chǎng)主能夠在整個(gè)種植周期內(nèi)做出更好的決策，最終改善番茄的品質(zhì)，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境成效。

ADI工程師與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)場(chǎng)主面對(duì)面交流，更深入地了解番茄種植藝術(shù)；探討番茄的理想口感、外形、氣味、甜度、酸度和番茄紅素含量；傾聽農(nóng)場(chǎng)主在最大限度地提高番茄產(chǎn)量方面所面臨的挑戰(zhàn)?！盎谶@些深入了解，我們開發(fā)了基于平臺(tái)的檢測(cè)、處理和通信解決方案，能夠精確地測(cè)量環(huán)境數(shù)據(jù)，如：濕度、溫度和環(huán)境光照條件等，這對(duì)于培育出極品番茄起著至關(guān)重要的作用?！盌ougage表示。

前面Dougage提到的展示原型其實(shí)是在馬薩諸塞農(nóng)場(chǎng)上部署的早期原型，當(dāng)初專用于西紅柿種植，但實(shí)際上該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)適用于任何作物，但ADI將此系統(tǒng)顯著改進(jìn)并用于西紅柿種植，成就了業(yè)界很多工程師熟悉的“番茄互聯(lián)網(wǎng)”。

網(wǎng)關(guān)端的屏幕顯示作物現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵信息數(shù)據(jù)。

這個(gè)原型連接到一部充當(dāng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備的iPad，使用低功耗藍(lán)牙技術(shù)收集一套傳感器數(shù)據(jù)，每隔30秒就將這些數(shù)據(jù)傳送至iPad。這部iPad連接到互聯(lián)網(wǎng)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸DI Connect云平臺(tái)。在計(jì)算機(jī)屏幕上可以看到結(jié)果——計(jì)算的合成結(jié)果，特別是蒸氣壓差，它代表非常潮濕、完全飽和的空氣與作物周邊實(shí)際空氣之間的區(qū)別。農(nóng)場(chǎng)主可以了解隨著蒸氣壓差減小，空氣會(huì)變得更加潮濕；如果蒸氣壓差太低，植物的葉子可能腐爛，這會(huì)對(duì)植物健康構(gòu)成威脅；生長度值是代表植物成熟程度的合成值，幫助種植者了解何時(shí)可以收割作物。

利用此解決方案監(jiān)控番茄的生長環(huán)境，并為番茄農(nóng)場(chǎng)主提供實(shí)時(shí)的生長條件和趨勢(shì)信息（從農(nóng)場(chǎng)獲取傳感器信息，將該內(nèi)容傳輸?shù)皆茟?yīng)用程序，然后通過手持設(shè)備將詳細(xì)的信息傳回給農(nóng)場(chǎng)主）。這個(gè)解決方案能提供精確且24小時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，隨時(shí)監(jiān)控影響環(huán)境的指標(biāo)，這些環(huán)境因素會(huì)影響番茄質(zhì)量、味道、產(chǎn)量、致病的可能性。這些都是來自番茄藤的一手?jǐn)?shù)據(jù)，通過無線方式發(fā)送，并儲(chǔ)存在云端。利用這些數(shù)據(jù)，農(nóng)場(chǎng)主能夠采取干預(yù)措施，例如調(diào)整澆水量、對(duì)土壤進(jìn)行改良甚至決定理想的收割時(shí)間，從而提高收成和改進(jìn)風(fēng)味。

“萬能傳感”時(shí)代的農(nóng)業(yè)走向智能化

分析ADI這套農(nóng)業(yè)智能監(jiān)測(cè)的平臺(tái)化方案，可以做出如下總結(jié)：得益于可靠且精確的傳感器，該解決方案能夠長期暴露于環(huán)境中為農(nóng)場(chǎng)主提供可靠的信息；得益于高度可靠的低功耗處理，它能夠持續(xù)工作若干季度而無需更換電池；通過云集成通信讓農(nóng)場(chǎng)主能夠隨時(shí)隨地掌握番茄的種植情況；利用ADI的精確傳感數(shù)據(jù)并基于ThingWorx構(gòu)建的應(yīng)用能夠幫助農(nóng)場(chǎng)主更好地理解和實(shí)施改進(jìn)。

ADI將當(dāng)前的時(shí)代叫做“萬能傳感”的時(shí)代，認(rèn)為傳感是做最重要的數(shù)據(jù)和信息的采集，這是接下來所有智能設(shè)備做計(jì)算處理的前提，有了數(shù)據(jù)才可以做智能化、數(shù)字化。這種趨勢(shì)已經(jīng)在消費(fèi)電子、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)以及無人駕駛汽車等廣泛的應(yīng)用中開始普及，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化無疑會(huì)成為科技應(yīng)用的新一波試驗(yàn)田。