物联网土壤监测等解决方案如何提高农业效率、帮助应对行业挑战

面对世界人口的爆发式增长、耕地和自然资源的不断减少，以及气候事件的日益严峻，农业部门正承受着巨大的压力。为了在提高产量的同时尽量减少资源使用，全球农民正在转向物联网（IoT）和精准农业实践。本周，来自Agrevolution公司的Munir Hoffman博士和Andreas Heckmann博士就物联网土壤监测等智能解决方案如何提高农业效率、帮助应对全行业挑战进行了深入探讨。

1. 给我们讲讲Agrevolution公司，你们的产品和愿景是什么，客户是谁？

Agrevolution公司的目标是在全球范围内开发、制造和销售我们的两个核心产品：首先是CLIMAVI，它是一个能源自给自足的物联网无线传感器网络，该网络可以测量不同深度的土壤水份和温度以及地面温度、降雨量和相对湿度（风速可选）;其次是FARMALYZER，它是基于CLIMAVI数据以及卫星、地面和机器数据的，以及基于流程的数字化智慧农场管理解决方案。FARMALYZER为客户提供特定的决策支持，以在气候风险增加的情况下实现长期农业可持续发展和更高的盈利能力。

通过这些产品，Agrevolution将气候智慧农业（CSA）愿景转变为现实世界的农业实践。我们的客户是各种类型种植者（耕种、苗圃、种植园、园艺），以及农业咨询和农业供应链中的其他参与者，如种子公司和化肥公司等。

2. 农业部门面临哪些挑战？

为不断增长的世界人口提供充足的食物，是农业部门的一个关键挑战，特别是在气候变化情况下。例如，尽管德国以其稳定的气候而闻名，但在2018年，特定领域的产量损失高达100%。这表明农业已经受到日益加剧的极端气候的严重影响。

与此同时，通过其“从农场到餐桌”战略，欧盟设定了雄心勃勃的目标，即到2030年将二氧化碳排放量减少一半——与1990年的水平相比。同样，我们将面临磷和化石燃料资源资源的萎缩。气候智慧农业（CSA）是一项关键战略，它使农业实践适应不断增多的极端气候，同时减轻气候对农业的负面影响。

3. 你如何看待物联网和精准农业在应对这些挑战中的作用？

全球农业科技市场以12.8%的复合年增长率增长，预计到2021年将达到约55亿美元。通过合并数据源并使用物联网等新技术，农场活动每公顷可以产生约100，000个数据点。然而，需要将这些数据转化为可操作的见解，从而以更少的资源（如每公顷化肥、水和能源）实现稳定且更高的产量。最终，这将带来更高的盈利能力和长期可持续性。

4. 为什么持续的土壤监测很重要？利用土壤数据，农民可以通过哪些方式提高农业效率和作物产量？

植物的生长很大程度上受水分和养分制约，而这两者在很大程度上是由土壤决定的。了解这些资源的供应对管理土壤——植物系统至关重要，从而优化植物生长并最大限度地减少资源的使用。我们的传感器可监测不同深度的土壤湿度，从而可以评估土壤的总供水量。将这些信息与土壤温度和其他土壤特性的数据结合起来，我们就可以建立养分供应模型。

此外，我们的传感器也可测量地面上的微气候，然后再将其与卫星数据一起输入到我们的内部AI混合模型中，以量化资源需求。从经济角度评估供求之间的差异可以为季节管理决策提供基础。

5. 为什么需要无线物联网传感器来收集微气候和土壤数据？

天气，尤其是每个田间地头的微气候对产量和作物生长有着巨大影响。想想非生物风险，比如干旱和养分供应，或者生物风险，比如植物疾病。所有这些风险都与土壤和植物冠层的微气候有关，并且这些情况在整个季节以及每个田间都在迅速发生变化。具体而言，在园艺和果园中，你想要获得最佳质量，就需要尽快了解相关参数。

如果想要获得这些预测系统和节省资源的决策支持，则需要一个自主的监测系统，该系统可以帮助你识别潜在风险及其风险对每块田地产量和质量的影响。这些风险只能通过土壤传感器来识别，因为它们能够提供决定植物生长资源可用性的基本信息，例如水。因此，像CLIMAVI微气候传感器这样的物联网解决方案对于气候智慧农业系统至关重要。

6. 在这种情况下，无线连接的要求是什么？

农村农业中的无线传感器网络需要能源自给自足，并且几乎不需要维护。此外，在耕土地上常常缺乏网络连接。因此，低功耗广域网（LPWAN），特别是基于MIOTY的解决方案是这个用例的完美选择。它们可以将数据从传感器节点发送到5公里以外的网关，并且无需更换电池即可运行数年。

为了获得最佳性能，你需要在安装硬件之前先规划网络。我们为客户提供全面的网络规划服务，其中包括网关和田间传感器的最佳位置。基于LPWAN的解决方案和硬件需要适应你的具体使用情况，因此你应该仔细查看物联网提供商的产品及服务介绍。

7. 从你的角度来看，是什么让MIOTY技术/ MYTHINGS成为正确的解决方案？

MIOTY是迄今为止市场上最先进的LPWAN技术，它是为要求苛刻的工业应用而开发的。MIOTY的专利电报拆分（TS-UNB）技术即使在拥挤的频谱中也能实现最低的数据包错误率，并且运行时不受其他网络的干扰。通过这种方法，每个网络可处理超过100万台设备，并且每天最多可处理150万条消息。TS-UNB提供了工业和农业使用案例中所需的稳健、可扩展和移动的物联网连接。MIOTY还使客户能够运行自己的网络，并在现实世界中利用物联网的优势，而不仅仅是在实验室中。

BehrTech通过MYTHINGS为MIOTY LPWA网络提供了一个先进的管理平台，以实现大规模的设备管理、云/后端集成和网络故障排除。与其他低功耗广域网技术相比，我们看到了MIOTY和MYTHINGS平台的巨大优势。

8. 你如何看待精准农业的发展趋势？

在利用遥感（水分胁迫、叶面积指数）或机器（单位面积产量和能源消耗）监测特定数据方面已经取得了很大进展。然而，我们可以看到，这些技术的早期采用者近年来已放弃了这些技术，这仅仅是因为他们被淹没在无法提供可行见解的大量数据中。只有当与其他数据源集成，分析并转换为可用于农场主和农场内所有机器的可理解输出时，许多收集的数据（甚至是产量图）才会变得有用。这样，精准农业不仅提高了资源效率，而且也提高了农民的生产力。

我们相信，通过CLIMAVI和FARMALYZER软件包，我们提供了完美的工具来收集所有必要的数据，以提供有意义的决策支持，同时使农民能够轻松、高效地实施精准农业实践。鉴于气候变化和极端天气带来的挑战日益严峻，毫无疑问，精准农业，特别是针对特定地点的土壤、气候和管理互动的开发，是农业发展的前进方向。
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