本文來源智次方·物聯網智庫，轉載請標明來源和出
近年來，中國企業的全球影響力正在逐漸凸顯，尤其在新興的物聯網領域，得益于日益成熟的5G、AI、云計算等技術和廣闊的應用落地土壤，中國物聯網企業的揚帆出海隊伍正在持續壯大。在此背景下，高通公司聯合物聯網智庫通過對產業領軍企業進行深度訪談，撰寫一系列案例文章，并制作案例集《揚帆出海——2022高通物聯網創新應用藍寶書》，這是其中的第一篇——智慧農業篇。
智慧農業正成為(wei)當今世界經(jing)濟與社會發(fa)(fa)展(zhan)的(de)一項(xiang)重要議題。聯(lian)合(he)國(guo)糧農組織表示，數字(zi)農業擁有(you)廣闊(kuo)的(de)發(fa)(fa)展(zhan)潛力，將(jiang)為(wei)實現(xian)聯(lian)合(he)國(guo)可持續發(fa)(fa)展(zhan)目標做出積極貢(gong)獻(xian)；在中國(guo)，農業農村(cun)的(de)信息(xi)(xi)化、數字(zi)化被定(ding)義為(wei)農業農村(cun)現(xian)代(dai)化的(de)戰略(lve)制(zhi)高點。根據《“十四五”推進農業農村(cun)現(xian)代(dai)化規劃(hua)》，到2025年，現(xian)代(dai)信息(xi)(xi)技(ji)術將(jiang)與農業各領域(yu)、各環節深度融合(he)，智(zhi)慧農業邁上新臺階(jie)，農業生(sheng)產信息(xi)(xi)化率將(jiang)達到27%。
如今，在5G、物聯網、人工智能、大(da)數據、虛擬現實等(deng)技(ji)術的(de)(de)加持下，通過增加農業數字化技(ji)能與(yu)服(fu)務普(pu)及，并利用數字創(chuang)新(xin)實現高效精(jing)準農業，中國的(de)(de)智慧農業創(chuang)新(xin)能力得以(yi)持續提升，在(zai)有效應(ying)對氣候變化、減少(shao)病(bing)蟲(chong)害的(de)(de)風險等(deng)方面取得極(ji)大(da)進展(zhan)。同時，中國物(wu)聯網企業的(de)(de)實踐(jian)也表明(ming)，通過本土(tu)化創(chuang)新(xin)和全(quan)球科技(ji)的(de)(de)融(rong)會貫(guan)通，“中國智慧”可以(yi)在(zai)全(quan)球迅速發(fa)展(zhan)，成為減少(shao)饑餓、提升貧困人口生活水(shui)平、提高全(quan)球人民幸福感和獲(huo)得感的(de)(de)重(zhong)要(yao)手段。
涂鴉智能：打破農作物種植的時空限制
在傳(chuan)統(tong)室(shi)(shi)外(wai)農(nong)田種植(zhi)之外(wai)，現(xian)代農(nong)業還出現(xian)了“智慧溫(wen)室(shi)(shi)種植(zhi)”、“室(shi)(shi)內垂直農(nong)場”、“植(zhi)物工廠”等(deng)多種新模式，以(yi)期用更少(shao)的人力、土地(di)等(deng)資(zi)源(yuan)投入(ru)，實(shi)現(xian)更高(gao)的種植(zhi)效率。
作(zuo)為全(quan)(quan)球化(hua)的IoT開(kai)發(fa)平臺服務商，涂(tu)鴉智(zhi)能(neng)一直在幫(bang)助傳統企業進(jin)行智(zhi)能(neng)化(hua)轉型升(sheng)級(ji)。目(mu)前，涂(tu)鴉智(zhi)能(neng)的客戶已經覆蓋到(dao)全(quan)(quan)球200多(duo)個國(guo)家和(he)地區，讓廠商只需關注產(chan)品本身，智(zhi)能(neng)化(hua)都(dou)交給涂(tu)鴉智(zhi)能(neng)。
在智慧農業領域，借助高通所提供的芯片，涂(tu)鴉智(zhi)能(neng)將自身的模組產品和(he)涂(tu)鴉IoT PaaS等服(fu)務提(ti)供(gong)給客戶(hu)，以實現植物工廠等模式(shi)中各(ge)種傳感器和(he)設(she)備的智(zhi)能(neng)化。基于(yu)此，涂(tu)鴉智(zhi)能(neng)的客戶(hu)為全球20多個國(guo)家和(he)地區(qu)的用戶(hu)帶(dai)來了中國(guo)的智(zhi)慧(hui)農業解決方案。
完全自動化的運行
如今(jin)，關于光(guang)譜(pu)對植物(wu)(wu)如何(he)產(chan)生(sheng)(sheng)作用的(de)研(yan)究(jiu)已有(you)很多，植物(wu)(wu)在生(sheng)(sheng)長(chang)周期的(de)不同階段，對于不同光(guang)譜(pu)和顏色(se)的(de)反應(ying)也有(you)所(suo)不同。早期的(de)室(shi)內種植場景中(zhong)多是通過搭(da)建簡單的(de)照(zhao)明架進(jin)行照(zhao)射，并調節光(guang)照(zhao)強度來(lai)模擬太陽光(guang)，以(yi)達到(dao)促進(jin)植物(wu)(wu)生(sheng)(sheng)長(chang)的(de)效果。然而，這種方案(an)需(xu)要(yao)人工在現場手動調節參數并進(jin)行管理(li)，效率上存在很大的(de)提升(sheng)空間(jian)。
現在，涂鴉智能利用其搭載高通芯片的(de)模組(zu)以及自身的(de)IoT開發平臺，將傳統(tong)的(de)集裝箱植物工廠(chang)進行(xing)(xing)了(le)智能化升級，具體在四個層面(mian)進行(xing)(xing)了(le)改造：
硬件智能化升級
智能分析和調控種植環(huan)境(jing)
自動管理全生長周期
打造SaaS管理系統
我們(men)知道，植(zhi)物(wu)在育芽、開花、結果等(deng)(deng)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)生長周期，需(xu)要(yao)不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)光(guang)照、溫度和肥(fei)料(liao)，而(er)升級之后的(de)(de)集裝箱則不(bu)(bu)(bu)再(zai)需(xu)要(yao)手動去調(diao)節燈光(guang)、水(shui)泵、水(shui)肥(fei)和照明(ming)等(deng)(deng)硬(ying)件(jian)。基于這(zhe)種智能化改造，用戶可以(yi)在集裝箱植(zhi)物(wu)工(gong)廠中(zhong)種植(zhi)幾(ji)乎(hu)任何作物(wu)，如(ru)蔬菜(cai)、藥(yao)用植(zhi)物(wu)和草本植(zhi)物(wu)等(deng)(deng)。所有的(de)(de)物(wu)聯(lian)網設備也都可以(yi)通過系統做到自(zi)動化管(guan)理(li)，為每一(yi)種作物(wu)定制“個(ge)性化”的(de)(de)生長條(tiao)件(jian)，包括照明(ming)、氣候、營養、灌溉等(deng)(deng)，這(zhe)樣其內部(bu)便形成了一(yi)個(ge)小型的(de)(de)生態系統，在封(feng)閉的(de)(de)環境中(zhong)滿足植(zhi)物(wu)生長的(de)(de)一(yi)切條(tiao)件(jian)，各要(yao)素(su)可以(yi)在內部(bu)自(zi)行調(diao)節，而(er)不(bu)(bu)(bu)再(zai)受到外界環境的(de)(de)影響。
目(mu)前(qian)，在(zai)涂鴉智能的(de)幫助和改造之下，其客戶(hu)的(de)智能集裝箱種植(zhi)方案在(zai)美國(guo)和歐洲等地已具(ju)有相當(dang)的(de)市場(chang)認(ren)可度。
降低揚帆出海壁壘
在(zai)集裝箱(xiang)這個(ge)復雜的(de)小型(xing)生態系統中(zhong)，各個(ge)設(she)備(bei)之間想要形成有效的(de)聯動，穩定的(de)通信(xin)是關鍵。在(zai)IoT平臺與植物(wu)(wu)工廠(chang)內各種傳(chuan)感(gan)器(qi)設(she)備(bei)連接(jie)和通信(xin)的(de)過程中(zhong)，由于高通無線基帶解(jie)決(jue)方案已經(jing)經(jing)過了各大模(mo)組廠(chang)商的(de)驗證，并且多年來在(zai)業內積累了良好口碑，因此涂(tu)鴉智能選(xuan)擇將(jiang)高通9207/9205芯片平臺作為物(wu)(wu)聯網蜂窩模(mo)組主芯片。
從(cong)2016年正式商(shang)用至(zhi)今(jin)，高通9207芯(xin)片(pian)(pian)(pian)平(ping)(ping)臺的穩定性一直值得(de)信賴。高通9207芯(xin)片(pian)(pian)(pian)平(ping)(ping)臺能夠用單個(ge)調制解調器(qi)同時提供Cat.1/Cat.4傳輸，靈(ling)活(huo)滿足(zu)不(bu)同應用場景(jing)需求。而高通9205芯(xin)片(pian)(pian)(pian)平(ping)(ping)臺，相較(jiao)于其前代產品9206，其功耗降低(di)了70%，尺寸也僅有一半，并(bing)且能支持多個(ge)低(di)功耗廣域網標準(zhun)，包括eMTC、NB-IoT、2G/EGPRS等(deng)。由于國外(wai)主流使用eMTC , 因此對于面(mian)向海(hai)外(wai)市場的終端廠商(shang)來說，高通9205芯(xin)片(pian)(pian)(pian)平(ping)(ping)臺是(shi)最好的選擇。
此外，在傳統農(nong)業早期的(de)(de)智慧化改造中，數據(ju)傳輸(shu)多采用Wi-Fi或者有(you)(you)線通信的(de)(de)方式(shi)，這些數據(ju)交換的(de)(de)通信協議在不(bu)同國家之間沒有(you)(you)區(qu)別，而(er)如今的(de)(de)集裝(zhuang)箱(xiang)植物(wu)工廠采用無(wu)線通信與云端(duan)和(he)不(bu)同終端(duan)之間進行數據(ju)傳輸(shu)的(de)(de)方式(shi)，在不(bu)同地區(qu)就會受到不(bu)同制式(shi)的(de)(de)限制。高(gao)通9207/9205芯片(pian)平(ping)臺(tai)在全球各大(da)運(yun)(yun)(yun)營(ying)商都已完成了完備的(de)(de)互兼容性(xing)測試(shi)、運(yun)(yun)(yun)營(ying)商入網測試(shi)和(he)強制認證測試(shi)等，為自動無(wu)縫(feng)接(jie)入全球的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)營(ying)商服務提供可靠保(bao)障。
涂鴉智(zhi)能(neng)無線(xian)連(lian)接高級產品(pin)專家楊(yang)世璋表示(shi)：“基(ji)于高通芯片平臺的(de)優(you)勢，我(wo)們的(de)解(jie)決(jue)(jue)方(fang)案能(neng)最大程度上(shang)降低終(zhong)端用戶(hu)出(chu)海推廣(guang)的(de)壁壘(lei)。這樣一來，集裝箱植(zhi)物工廠的(de)解(jie)決(jue)(jue)方(fang)案在推廣(guang)到全球不同(tong)國(guo)家時，就能(neng)夠滿足各(ge)個國(guo)家不同(tong)網絡制(zhi)式組(zu)合(he)的(de)要(yao)求。而且(qie)不僅在智(zhi)慧農業(ye)領域，涂鴉在其他行業(ye)的(de)客戶(hu)也是如此，所有(you)涉(she)及的(de)相關(guan)高通專利標準均已被(bei)包(bao)含，不存在專利方(fang)面的(de)壁壘(lei)風險。”
打破時空的限制
在時間維(wei)度上，類似“春種一(yi)(yi)粒粟，秋收萬顆子”等詩句描(miao)繪(hui)的(de)(de)(de)場(chang)景將會被顛覆，農業工作者不(bu)(bu)(bu)(bu)再需要根據一(yi)(yi)年四季不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)氣候(hou)或者全(quan)(quan)球(qiu)各地的(de)(de)(de)環境(jing)去匹配種植(zhi)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)作物(wu)，而是可(ke)以做(zuo)到全(quan)(quan)年全(quan)(quan)天候(hou)反(fan)復(fu)種植(zhi)。并且由于不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)植(zhi)物(wu)都有各自(zi)的(de)(de)(de)生(sheng)長周期，通過在不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)生(sheng)長階段(duan)調(diao)整不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)參數，這(zhe)樣帶(dai)來的(de)(de)(de)效率提升可(ke)以讓某些青菜的(de)(de)(de)生(sheng)長周期從農田(tian)環境(jing)中的(de)(de)(de)一(yi)(yi)兩個月縮短(duan)到幾周，藥用作物(wu)七至八周即可(ke)收獲，甚至某些作物(wu)的(de)(de)(de)生(sheng)產效率可(ke)以取得最(zui)高(gao)十幾倍的(de)(de)(de)提升。
在空間(jian)維(wei)度上(shang)，這種方案(an)無需占用(yong)大面積土地，不受土壤質量影響(xiang)，也不會(hui)再(zai)出現(xian)“橘生(sheng)淮南為橘，生(sheng)于淮北為枳(zhi)”的(de)情況。標準化(hua)、模板化(hua)的(de)設置讓停車場、社區、園(yuan)區等(deng)地點都可(ke)以(yi)(yi)進行作物(wu)種植，全(quan)球各(ge)地隨時都可(ke)以(yi)(yi)吃到反季的(de)蔬(shu)菜和(he)水果(guo)。
除了集裝箱種植的場景，由涂鴉智能提供的系統方案還可以落地到“溫室種植”和“室內垂直種植”等場景當中。這些改造后的種植方案還具有幾大優勢：育苗的過程中盡可能隔離了病菌蟲害，無需使用農藥；節約灌溉用水和營養液最高可達80%；對勞動力的需求降低，人力成本降低約70%；相比傳統種植方式，提高產量約30%。
芯訊通：開辟農業“5G物聯網試驗田”
誠然，集裝箱植物(wu)工(gong)廠作為(wei)一種室(shi)內(nei)種植的新模式，目(mu)前還處在(zai)較小規模的推廣階段(duan)，而更大范圍(wei)的傳(chuan)統室(shi)外農田種植，如(ru)今也可以(yi)在(zai)各(ge)種技(ji)術的加持下進行智慧化改造，從而在(zai)全球各(ge)地(di)開辟(pi)出一塊塊智慧農業的試驗田。
對于(yu)整個地(di)球來說，在1億4800萬平(ping)方公(gong)里(li)的(de)陸(lu)地(di)中，大約只有1500萬平(ping)方公(gong)里(li)是可(ke)(ke)耕(geng)地(di)，由于(yu)森林砍伐(fa)、荒漠化(hua)、過度耕(geng)種(zhong)等因素，可(ke)(ke)耕(geng)地(di)面積還在持續減少。不(bu)(bu)僅如(ru)此，在全球各地(di)的(de)耕(geng)種(zhong)過程(cheng)中，農業工作者都會遇到(dao)干(gan)旱、疾病、水(shui)壓(ya)不(bu)(bu)足等共同難題。
以盧森堡為(wei)(wei)例(li)，該國(guo)地處歐洲西北內陸，國(guo)土面積只有2586平(ping)方(fang)公里，僅比(bi)深(shen)圳(zhen)略大(da)，擁(yong)有的自然資源十(shi)分(fen)有限，因此提高農作物的產量(liang)和種植(zhi)效率尤為(wei)(wei)重要。
基于此(ci)，作(zuo)(zuo)為模(mo)(mo)組行(xing)業(ye)的(de)領導者，芯(xin)訊通(tong)一直(zhi)致力于與(yu)合作(zuo)(zuo)伙(huo)伴一起(qi)拓展5G在(zai)不同行(xing)業(ye)的(de)實際應用(yong)。而智慧農(nong)(nong)業(ye)作(zuo)(zuo)為物聯網重點應用(yong)市場之一，芯(xin)訊通(tong)也在(zai)持續不斷地推(tui)出相關(guan)(guan)產品和應用(yong)對該領域進行(xing)賦能(neng)。在(zai)芯(xin)訊通(tong)與(yu)Frontier Connect合作(zuo)(zuo)的(de)農(nong)(nong)田監測項目中，其5G模(mo)(mo)組SIM8202G-M2發揮(hui)了關(guan)(guan)鍵性(xing)作(zuo)(zuo)用(yong)。
圖片(pian)來源：芯(xin)訊通(tong)官網
5G賦能農田監測
芯訊通與Frontier Connect合作，在盧森堡推出了“室(shi)外農(nong)田(tian)IoT物聯網監測(ce)系統(tong)”，該(gai)系統(tong)使(shi)用了光學相機以(yi)(yi)及(ji)基于Linux的(de)圖(tu)像控制(zhi)器(qi)，可以(yi)(yi)為系統(tong)提供4K或更(geng)高分辨率的(de)圖(tu)像和(he)視頻，以(yi)(yi)及(ji)UVA、UVB、RS485/SD-12等(deng)傳感器(qi)，用來監測(ce)土壤和(he)溫濕度等(deng)環(huan)境數(shu)據。
由于(yu)設(she)備長期處于(yu)戶外, 需要承(cheng)受陽(yang)光直射、高(gao)溫、低溫等惡劣環境的(de)(de)挑戰，對5G模組(zu)的(de)(de)穩定性提出了(le)很高(gao)的(de)(de)要求(qiu)。芯訊(xun)通在(zai)(zai)5G模組(zu)設(she)計和(he)測(ce)試項中充分考慮到(dao)了(le)這些問題，使得SIM8202G-M2模組(zu)在(zai)(zai)惡劣環境下依然能夠穩定工作。
圖片來源：芯(xin)訊通官(guan)網
同(tong)時(shi)，搭載SIM8202G-M2模組的(de)監測終(zhong)端在(zai)有(you)5G無線(xian)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)覆蓋地區都可以方便(bian)快捷(jie)部署，下行峰值可達500Mbps，在(zai)提供穩定網(wang)(wang)絡(luo)(luo)速率的(de)同(tong)時(shi)，網(wang)(wang)絡(luo)(luo)部署成本比有(you)線(xian)網(wang)(wang)絡(luo)(luo)有(you)著明(ming)顯的(de)優(you)勢。
借助SIM8202G-M2模組提供(gong)的(de)5G無線通信，可(ke)以(yi)保證(zheng)高清視頻(pin)和圖像(xiang)的(de)穩定快速(su)傳輸，實時呈現農作物更(geng)(geng)多(duo)清晰的(de)細節，并結合其他傳感器實現數(shu)據(ju)監測，從(cong)而幫助管(guan)理人員更(geng)(geng)精確、更(geng)(geng)快速(su)、更(geng)(geng)有(you)效地做出判(pan)斷和應(ying)對措施。
這款SIM8202G-M2模(mo)組內(nei)置的驍龍(long)(long)X55 5G調(diao)制解(jie)(jie)(jie)調(diao)器(qi)及射(she)頻(pin)系(xi)統(tong)，提(ti)供了從調(diao)制解(jie)(jie)(jie)調(diao)器(qi)到(dao)天(tian)線的完整(zheng)解(jie)(jie)(jie)決方案，并且支持(chi)多(duo)種(zhong)頻(pin)段(duan)的5G信(xin)號(hao)(hao)。眾所周知，在不同(tong)國家和地區，5G基站(zhan)的建設(she)模(mo)式不同(tong)，支持(chi)的信(xin)號(hao)(hao)頻(pin)譜也不同(tong)，而驍龍(long)(long)X55 5G調(diao)制解(jie)(jie)(jie)調(diao)器(qi)及射(she)頻(pin)系(xi)統(tong)支持(chi)6GHz以(yi)下(xia)TDD和FDD模(mo)式，在產(chan)品(pin)設(she)計方面為企業(ye)產(chan)品(pin)和服(fu)務的出海提(ti)供了更多(duo)的便利。
農作物狀況一手掌握
通過SIM8202G-M2模(mo)組進行數(shu)據傳輸，農民可以隨(sui)時(shi)隨(sui)地且實時(shi)掌握(wo)田間的各種環境狀況(kuang)，包括如溫濕(shi)度(du)、光照時(shi)長(chang)、土壤(rang)pH值等(deng)影響作物生長(chang)的因素(su)，以及水(shui)泵壓力(li)、灌溉時(shi)間等(deng)設備狀態的數(shu)據。
這些收集到的(de)信(xin)息會用無線傳(chuan)輸(shu)的(de)方式存儲在(zai)服務(wu)器或(huo)云端，農民可(ke)以通過PC、平(ping)板和(he)手機(ji)來輕松訪(fang)問。通過在(zai)耕地的(de)不同(tong)區域布置這些設備，系統可(ke)以建(jian)立起傳(chuan)感網(wang)絡，以便(bian)于更進一(yi)步地利(li)用云端的(de)計算與分析能(neng)力，進行作(zuo)物(wu)產量和(he)質量的(de)估(gu)算和(he)預測。
圖片來(lai)源：芯訊(xun)通官網(wang)
雖然該系統目前僅被用于室外農田的監測，其使用的光學相機也只是在固定位置工作，但在未來，隨著技術的全方位升級，芯訊通提供的各種模組也將在更多場景下進行嘗試，或許還能為更進一步的“農業元宇宙”提供更全面的數據支持。
寫在最后
業(ye)(ye)界認(ren)為，一直(zhi)以來，人(ren)(ren)們過度(du)重視從經濟增(zeng)長、制(zhi)度(du)變遷的(de)(de)(de)視角提(ti)出(chu)解決農(nong)業(ye)(ye)和貧困問題的(de)(de)(de)方法(fa)，但這些只是改善了(le)部分貧困問題，并未(wei)有效根除(chu)。為什么？因為以上研究缺(que)少從創新的(de)(de)(de)角度(du)進(jin)行思考，而創新的(de)(de)(de)核心主要是科技。以發達(da)國家荷蘭為例，荷蘭人(ren)(ren)多地少、資源(yuan)貧瘠，卻是全(quan)球第二大(da)農(nong)產品出(chu)口大(da)國，創造了(le)舉世(shi)矚目的(de)(de)(de)農(nong)業(ye)(ye)奇跡，形(xing)成了(le)獨具荷蘭特色的(de)(de)(de)高(gao)科技現代(dai)農(nong)業(ye)(ye)；再以德國為例，2015年德國在工(gong)業(ye)(ye)4.0的(de)(de)(de)基礎上提(ti)出(chu)農(nong)業(ye)(ye)4.0，以網絡化、大(da)數據、人(ren)(ren)工(gong)智能、機器人(ren)(ren)等技術為支撐和手(shou)段(duan)，帶(dai)來高(gao)度(du)集約、高(gao)度(du)精準、高(gao)度(du)智能、高(gao)度(du)協(xie)同、高(gao)度(du)生態(tai)的(de)(de)(de)現代(dai)農(nong)業(ye)(ye)形(xing)態(tai)。
在(zai)中國(guo)(guo)，我們用僅占(zhan)世界(jie)9%的耕地和(he)6%的水資源，便(bian)養活了(le)占(zhan)世界(jie)20%的人口；現(xian)在(zai)，伴隨著物聯網企業(ye)(ye)在(zai)中國(guo)(guo)這(zhe)個龐大市場中積(ji)累的豐富經驗(yan)，中國(guo)(guo)在(zai)智慧農業(ye)(ye)的很多(duo)(duo)領域已經實現(xian)了(le)趕(gan)超。現(xian)在(zai)，中國(guo)(guo)企業(ye)(ye)正將(jiang)相關(guan)解(jie)決方案推廣給(gei)更多(duo)(duo)的海(hai)外客戶，讓全球更多(duo)(duo)國(guo)(guo)家和(he)地區享受到智慧農業(ye)(ye)帶來(lai)的便(bian)利，并助(zhu)力全球可持續(xu)發(fa)展。
