寬頻和數字經濟時代的澳大利亞智能農場

【賽迪網訊】澳大利亞農業和加工業，目前正面臨一系列機遇和挑戰。隨澳大利亞下一代寬頻網絡的發展，和以智能數字服務為代表的數字經濟時代的到來，農業生力將獲得提升，可持續發展能力也將得到改善。澳大利亞正在推進中的國家寬頻網絡基礎設施建設，將為農業從業者提供更穩定的寬頻衛星接入和地面無線服務(包括部分光纖服務)。

數字服務催生農業變革

隨澳大利亞下一代寬頻網絡的發展和數字經濟時代的到來，農業生力將獲得提升。

澳大利亞農業和加工業，目前正面臨一系列機遇和挑戰，即不斷增長的國際市場需求，以及澳大利亞提出“國家食品計劃”目標等。

為了實現“國家食品計劃”提出的目標，澳大利亞在利用有限資源的前提下，需要提升革新能力、提高農業綜合企業的生能力，以實現資源環境可持續的農業發展。澳大利亞計劃從現在起到2030年，努力減少生食品和纖維製品所生的碳排放量。

隨澳大利亞下一代寬頻網絡的發展，和以智能數字服務為代表的數字經濟時代的到來，農業生力將獲得提升，可持續發展能力也將得到改善。過去20年間，計算機和感應技術已在澳大利亞農場中得以應用。

在數字經濟時代，下面一系列的科技發展將催生農業變革：

國家寬頻網絡將通過在澳大利亞全國範圍內的農場設立熱點，使大範圍推行數字服務成為可能；

低成本、無所不在的感應技術，將使農作物、牲畜、水、氣象、農場設備和其他所有相關物體實現“物物聯網”；

空間化的移動感應技術為農場地貌的測量和生物量變化的探尋提供了便利；

本地無線系統將為“物物聯網”提供可能性；

個人智能設備的應用，使用戶能更快捷地獲取相關信息；

雲技術將使信息共享的過程更為簡便；

通過雲技術，不斷增強農業大數據的處理和分析能力；

視頻會議系統和感測技術，使獸醫和其他農業專家提供遠程服務成為可能。

澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)在澳大利亞推行了一系列智能農場試點，比如與新英格蘭大學合作，在新南威爾士州北部城市阿米代爾所進行的試點項目——Kirby智能農場。該項目就寬頻和相關數字服務對農業的影響進行研究。在該項目中，CSIRO和新英格蘭大學建立了一個靈活的平台，對智能農場的應用和服務提供支持。通過感測器監控土壤的濕度、溫度和家畜的活動，並通過創建信息流對家畜進行管理。本地無線網絡，則控制固定和移動感測器向遠程雲計算和分析服務平台持續發送數據流。該平台由空間化信息層(包括柵欄、地形、土壤特徵等)構成的農場資料庫作為支撐。[NT:PAGE=$]

CSIRO的項目所使用的數字服務涉及農業和食品業，包括：

使感測數據和相關數字服務融合，形成垂直供應鏈，對加工、配送和市場銷售環節進行改革，提高效率；

通過增加農業對數字服務的關注，優化供應鏈；

通過增加對農業感測數據的應用，實現對突發事件的早期探測和監控，採取相應的生物安全和食品安全措施；

客戶對於食品來源的追溯需求日益增長，數字服務將為食品增加附加價值併客戶提供更多選擇；

生物量的測量技術和工具的發展，以及對碳排放的測量和計算，對於農場運作和新型碳市場的發展均有幫助；

發掘農村社區對其他社會服務的需求，包括教育、健康等服務。

信息技術促進現代農業發展

下一代寬頻網絡的發展為澳大利亞農業部門實現生力增長和市場開拓提供了新機遇。

澳大利亞農業雖僅占其GDP總量的3%，但是如果加上食品、纖維加工和農業服務業，廣義農業在GDP總量中所占比例達到12%。

科技發展和智能農場

雖然雲計算和通信技術已開始在農業部門應用，但其重要性並未被全部發掘，潛力也並未得到充分發揮。

全球衛星定位系統(GPS)的應用，使種植業得以通過衛星圖片增加對土壤信息的了解，以掌握較大範圍內的植被情況。

地面感測系統則為農業從業者提供了更多關於本地土壤、植被和水環境情況的信息。該系統成為預測和制訂計劃的工具，對肥料、作物和家畜生長情況、水利灌溉等都能做出規劃，還能對當地情況進行實時監控。

澳大利亞農業從業者對新一代的通信服務表現出濃厚興趣。然而，較其他行業而言，他們對通信服務技術的利用還相對落后，這體現在大部分澳大利亞農場雖然已連接固定網絡，但手機覆蓋率僅為85%，遠落后於澳大利亞其他行業。雖然大型農業企業的互聯網普及率較高(約90%)，但小型農業企業的互聯網普及率仍然偏低(約70%)。

互聯網已經成為大部分澳大利亞農業從業者的基本工具，他們通過互聯網接收各方面的即時信息，包括天氣、市場價格，以及各種品、設備和技術的相關諮詢信息；還通過互聯網進行各種社交溝通，獲取來自政府商務、教育和健康部門的相關信息。[NT:PAGE=$]

下一代寬頻網絡對農業的影響

下一代寬頻網絡的發展為農業部門實現生力增長和市場開拓提供了新機遇，並對農業生越來越重要的影響。澳大利亞農業企業對於通信和計算機技術提供的新服務表現了濃厚興趣。

澳大利亞正在推進中的國家寬頻網絡基礎設施建設，將從根本上改變這一狀況，並將為農業從業者提供更穩定的寬頻衛星接入和地面無線服務(包括部分光纖服務)。

與寬頻網絡相關的技術及它們帶來的變革

感測技術將搭建起低成本和無所不在的物聯網，草場植被、土壤濕度、家畜活動和農場設備都可以通過物聯網實施監控；

具備空間化特徵的移動感測技術將為農場地形描述和生物量變化的測量提供技術支撐；

本地無線系統將為物聯網提供穩定的寬頻網絡基礎；

個人移動智能終端設備和應用使用戶獲取信息的過程更加快捷，內容也更準確；

雲計算技術簡化了信息分享的過程；

通過個人終端建立的視頻會議系統降低了成本。

通過數字經濟實現業轉型

對新技術的採用，使我們能在澳大利亞經濟各部門中看到數字經濟的身影，數字經濟成為“通過互聯網、移動通信和感測技術搭建的全球經濟和社交活動的網絡平台”，並將促進澳大利亞各業的轉型。

德勤(Deloitte)的一份調查報告顯示：數字經濟對澳大利亞商業和政府部門的貢獻將達到270億美元；而根據另一份來自IBIS World(行業市場研究公司)的報告顯示，數字經濟將使澳大利亞實現1.7%的長期生率增長。

隨時間的流逝，農業受數字經濟的影響將逐漸顯現，雖然不如其他業那麼明顯。數字經濟的發展可能不會從根本上改變農業的發展方式，但卻能對農作物生、食品加工、物流和零售等施加影響。

智能農場實現各項指標遠程監控

智能農場的概念來自於通過數字服務使農業從業者更有效利用資源，實現對農場各項指標實施遠程監控的想法。

Kirby智能農場是CSIRO和英格蘭大學在阿米代爾建立的智能農場試點，旨在研究寬頻和相關數字服務對澳大利亞農業部門的影響。該試點的創意最初是由澳大利亞寬頻創新中心(ACBI)提出的。

Kirby是一座占地面積2800公頃的商業農場，主要出美利奴羊毛和肉用牛，還包括一些穀物和其他家畜。這一類型的農場對草場的依賴性很大，因為大部分家畜的主要食物來源是草場的牧草。

同時，Kirby還是澳大利亞內地農場裏第一個享受國家寬頻網絡提供地面無線寬頻服務的。通過國家寬頻網絡，CSIRO和新英格蘭大學建立了一個柔性平台，以支撐和智能農業相關的應用和服務。

智能農場的概念來自於通過數字服務使農業從業者更有效利用資源，實現對農場各項指標(包括土壤濕度、庫存變化、農場安全)實施遠程監控的想法。[NT:PAGE=$]

Kirby智能農場的特點

農場地形和特徵描述基礎數據集

為澳大利亞農業從業者建立一個基於精密農業技術和服務的綜合、空間化的規劃和管理數據集，數據信息來源於以GPS為基礎的農場物品圖(如柵欄、引水點和其他農場基礎設施)，還有可以進行衛星定位的電磁感應(EMI)土壤分析、數據海拔地圖(DEM)、運動光學感測器(AOS)、牧草生物量調查、衛星圖像，以及通過X射線熒光(XRF)分析土壤的化學成分等。

土壤濕度和環境因素實時地圖

Kirby智能農場通過本地感測器對土壤溫濕度、導電性和空氣溫度進行監控，每5分鐘形成一幅實時地圖。農場在相同土壤情況的地方分散安裝了100個土壤感測器，測量土壤的濕度、溫度、電導率(與鹽度有關)。同時，還設有兩座氣象站，測量空氣溫度、濕度、氣壓、風速、風向、雨和冰雹以及太陽輻射的情況。

這些感測器為農場工作人員提供了非常重要的信息，幫助他們決定何時播種作物和牧草，何時施肥和灌溉，何時移動家畜以及往哪裏移動。通過對這些信息的運用，可以幫助工作人員明確施肥和灌溉的情況，使農場實現作物和牧草增收，並最終增加家畜的存欄率。

對家畜活動的了解

Kirby智能農場項目還對本地無線家畜追蹤系統進行了研究，以改進對家畜的管理方式。項目使用的是Taggle公司研發的商業家畜追蹤感測系統，該公司的感測器是一種低功率耳標，佩戴在家畜耳朵上，可以對家畜在方圓7公里內的行動進行追蹤，追蹤精確度可以達到半徑15米的範圍內。Taggle研發的感測系統還能為農場工作人員提供家畜的實時位置，並通過移動智能終端或電腦網頁形成地圖界面。一旦家畜活動範圍超出特定區域(如移動到牧場其他區域或者甚至已經被盜的可能性)，則可以通過系統發送短信警告。Kirby智能農場還運用了CSIRO研發的融合了加速感測和GPS功能的家畜追蹤技術設備，對家畜的活動和習性提供更為詳細的信息。

類似Kirby智能農場和昆士蘭州的數字農莊項目的先進技術將越來越多地得到運用，為牧場生力分析及牧場區域量差別性等方面研究提供更多幫助，並優化投料和引水點設置。同時，還能將家畜追蹤和活動信息與澳大利亞國家畜品認證計劃(NLIS)聯網，對全國範圍的畜群管理和繁育提供幫助。

本地無線網絡

通過建立本地無線網絡連接，固定和移動感測器得以將數據傳送至雲端計算和分析服務平台。其中，土壤感測器借助無線網絡向農場中央信號收集點發回信號。通過該信號收集點，可以將數據通過國家寬頻網絡或移動數據連接上傳至雲計算服務平台。

家畜追蹤感測器運用了Taggle公司建立的本地無線網絡，家畜標籤收集到的信息將單向通過無線網絡傳回中央雲服務平台。該無線網絡系統的運作需要一系列的信號傳送器，家畜的位置由從家畜標籤發回的三角測量數據決定。Kirby農場的網絡與阿米代爾地區的公共通信網絡相連。[NT:PAGE=$]

智能農場信息平台

Kirby農場項目還開發了一個智能農場信息平台。該平台將不同的數據源收集，並放到一個操作簡便和實用的界面下，涉及的數據包括：農場感測器獲取的土壤和家畜信息，以及農場外獲取的氣象和水信息。信息平台運用了不同的技術，使數據通過網頁瀏覽器顯示，用戶可以看到農場的航拍地圖，並可以獲得每個感測器實時收集的信息。

信息平台的操作非常簡單方便，用戶通過平台操控可以獲取一切關於農場的實時信息，包括土壤狀況到牲畜情況。信息平台還可以添加其他相關工具，如自動短信預警工具，通過該工具對農場家畜和作物的任何可能發生的意外情況進行提醒。

智能農場信息平台還對來自氣象、風力、太陽照射和濕度等方面的感測數據進行收集，形成整個農場的綜合天氣指數(CCI)和熱負荷指標(HLI)，方便農場工作人員了解農場的情況並對超出既定範圍的指標設置預警。

信息平台就是一個決策支撐系統(DSS)，它能起到幫助農場工作人員對農場管理做出決策的作用。

農業邁入數字時代的動力和阻礙

農業邁入數字時代的動力包括融入垂直供應鏈的需要、農業企業由生向服務的轉變、消費者對食品信息的需求、低成本的雲服務等。

動力

融入垂直供應鏈

對農業而言，如果業鏈中一個關鍵環節要求其供應商使用一項特定軟件服務，以優化生和加工過程，那麼對這項數字服務的推廣就會變得非常容易。比如，澳大利亞蔗糖業中對Agtrix軟件的應用非常普遍，主要原因在於蔗糖榨取企業要求所有種植者使用該系統對甘蔗的生工序進行管理。

農業企業由生向服務轉變

很多大型的農業製造企業都面臨物質商品利潤降低的問題，通過數字技術的運用，他們逐漸由提供商品向提供服務轉移。比如，大型的肥料製造企業目前除了供應肥料外，還提供相關的諮詢服務。

生物和食物安全措施

大規模疾病(如手足口病)爆發導致的威脅，使澳大利亞政府出台了國家畜品認證計劃，並對全國範圍內的家畜進行追蹤。智能農場感測服務的引入，使家畜信息實時追蹤成為可能，對疾病暴發的響應也更為迅速。

數據公開政策和實踐

民對政府部門數據公開和再利用提出了迫切要求，澳大利亞政府也支持民的這一要求。環境和自然資源方面的數據對於農業決策助益頗多。[NT:PAGE=$]

生物量和碳排放量計算

生物量和碳排放量的計算工具和方法，不僅可以運用在農場運作方面，對於新興的碳市場也將起到積極促進作用。

消費者對食品信息的需求

消費者對食品信息的需求日益增長，這些信息包括食品原料以及提供這些原料的企業的信息等。為滿足這些需求，食品將被加貼特殊標籤。比如：澳大利亞塔斯馬尼亞的牛肉提供商在其出口的頂級牛肉上統一使用本地感測標籤。

低成本的雲服務

在農業領域，數據採集、加工和分析都能通過雲服務遠程進行，這推動了數字服務在該領域的運用。

阻礙

對於成本效益的分析不足

到目前為止，農業領域對智能農場的成本效益分析大多還集中在種植和灌溉方面，對以感測技術為基礎的數字服務在家畜管理方面所起的作用的分析卻相對較少。對於智能農場的效益和價值定位分析應該更加深入，效益分析應不僅針對農業企業層面，還應針對更為廣闊的供應鏈層面。

網絡連接的質量與水平

澳大利亞農村地區在網絡覆蓋方面仍然存在較大差距。盡管澳大利亞的移動電話網絡覆蓋了近99%的人口，但是其土地覆蓋率則遠遠低於這一水平。

應用軟件及服務的成熟度

近期對澳大利亞農業軟件供應商的一項調查顯示，供應商主要是由大量小型軟件公司構成，它們在驅動用戶迅速接受其軟件方面缺乏相應的規模以及商業運作方面的能力。