5G“新基建”投资升温,农业多场景应用,为智慧农业提速

2020-09-22 08:58:20 admin 6

3月4日,中共中央政治局常务委员会召开会议,指出要加快5G网络、数据中心等新型基础设施建设进度。与此同时,5G基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等7大技术或行业应用被视为“ 新基建”,将为中国经济发展赋予新的动能。

5G网络作为科技新型基础设施的典型代表,不仅能带动通信产业链发展,还将从信息领域向工业、农业、交通、医疗、能源等垂直行业延伸。5G有可能颠覆大量行业,包括世界上最古老的行业之一:农业。

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35斗梳理发现,5G技术将在农业物联网、精准种植、农产品流通溯源、农业无人机、智慧养殖、农业产业服务等领域大放异彩,推动农业走向数字化、智能化。以下为详细分析:

5G网络不是简单的3G和4G的线性延伸。它确实带来了从农业场景传输数据的速度和数量上的一个跨越式提升。这种能力为在农村地区创建基于数据传输的应用提供了机会,而这是使用3G和4G不可能实现。

 

5G的G是英文Generation的缩写,是第五代通信技术。2019年6月6日上午,工业和信息化部正式向中国电信、中国移动、中国联通、中国广电发放5G商用牌照,标志着中国正式进入5G时代。5G 时代将实现万物互联的连接场景,电信IT化、软件定义,云化趋势,蜂窝结构变革,它正在向万物互联网发展。

 

技术是第一生产力,5G时代带来的技术变革必将加速农业现代化进程。4G时代,互联网实现了人与人之间的连接。农业电子商务、农业大数据处理和云平台数据共享等软件技术被广泛使用,实现了农业信息化;在5G时代,不仅可以实现人与人之间的联系,而且可以实现人与物,物与物之间的联系。

5G技术将最大限度地在农业机器人技术,传感器网络技术和物联网技术等上实现农业智能化。同时,由于5G技术具有高速率、短时延、低功耗、泛在网、可扩展的特点,将扩大互联网应用的广度和深度,实现农业信息化与智能化的整合。

 

>>>>5G关键性能指标

为满足移动互联网及物联网快速发展的需求,5G的速率、时延、移动性及连接量等关键性能指标均有极大的提升。

 

在速率方面,5G的峰值速率是10Gbps,特殊场景下是20Gbps,是4G的10(20)倍,5G的体验速率是0.1-1Gbps,是4G的10-100倍。在时延方面,5G时延的目标值是1ms,只有4G的1/10。在连接方面,5G每平方千米可连接100万台终端,是4G连接量的10倍。

 

大带宽、高可靠低时延及大连接是5G的三大优势,将为用户带来极致生活与娱乐体验的同时,也将有效推动行业向智慧化发展。

 

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图源:艾瑞咨询

 

5G将赋能多个行业

从4G时代进入5G时代,几乎是一种文明层级的跨越,是从以个人娱乐为主的局部进化,到各行各业都被深刻改变的,整体时代的跃迁。高速率、大规模和低时延的特性,使得5G在云VR/AR、车联网、智能制造、智慧能源、无线医疗、无线家庭娱乐、联网无人机、社交网络、个人AI辅助设备、智慧城市、工业互联网、智慧农业等应用场景中,有巨大的优势。

 

其中,智慧医疗是基于移动通信、物联网、云计算、大数据、人工智能等先进技术,实现患者与医疗人员、医疗机构、医疗设备间的互联互通和信息共享,促进院内外业务协同,实现医疗资源的高效配置。智慧医疗主要包括院内医疗、医患服务、远程医疗及应急救援等应用场景。其中,远程医疗主要包括远程手术、远程诊断、远程示教等细分应用场景。4G网络的带宽小、可靠性低、时延高,无法满足智慧医疗的发展需求。5G将助力智慧医疗的发展,为患者提供更好的医疗服务。

 

而工业互联网是我国从制造业大国向制造业强国发展的必经之路。网络是工业互联网的基础,数据是工业互联网的核心,安全是工业互联网的保障。未来,数据将成为制造业的核心生产资料,而数据的采集、流转、分析及应用均需要网络作为支撑。工业互联网应用场景复杂多样,对网络的需求各异。按照对网络的需求划分,工业互联网可分以超高清视频为基础的机器视觉、远程控制及设备连接三类应用场景。5G大带宽、高可靠低时延及大连接的特性,让工业互联网成为现实,助力企业提质、降本、增效,推动我国制造业高质量发展。

 

上述是比较有代表性且有着巨大市场前景的5G应用。当然,5G仅仅是这些应用场景得以实现的基础技术之一,还需要如人工智能、大数据、云计算、AR/VR/MR等技术的同步发展并融合使用。5G在农业中的应用同样如此。

 

5G时代的农业产业链

结合现代农业前中后期产业链特征,5G 时代的现代农业产业链具有三级递增的属性,即生产加工的一级智能化;经营服务的二级信息化;统筹管理的三级智能信息化。

 

 

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5G时代农业产业链的三级递增 35斗根据公开资料制作


一级智能化

基于物联网、大数据、云计算、人工智能和机器人技术形成智能农业,实时收集温室温度、土壤温度、CO2浓度、湿度信号和环境参数,如光照、叶面湿度和露点温度。自动开启或关闭指定设备,实现生产和加工领域的智能化。

 

二级信息化

与4G相比,5G传输速率达到毫秒量级。连接设备的数量增加了10到100倍,达到每平方公里数百万平方公里;交通密度增加100至1000倍,达到每平方公里数十兆比特每秒;移动性达到500km/h 或以上,这些关键技术指标,将使得物流仓储等经营服务领域的信息传输速率将大幅度提高。

 

三级智能信息化

5G 技术的发展使人类有机会进入万物互联的超级全连接时代。协调第一级和第二级阶段的管理,减少人工操作,实现现代农业整个产业链的智能信息化。

 

5G在农业中的应用场景

5G能给农业带来的最大变化,无异于实现智慧农业了。所谓智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业当中,用传感器和软件通过移动平台(例如手机和PAD)或者电脑平台对农业生产进行控制,使传统农业更具有智慧。

 

“5G+智慧农业”就是各种先进设备和农业相结合,让农业生产变得更加便捷。5G网络的发展将为农民和农业企业提供智慧农业所需要的基础设施,它们将被运用到物联网技术中,对农业活动进行跟踪、监测、自动化和分析。5G技术能将农业丰富的数据类型,与应用场景进行不断深度融合,将实现应用创新层面的大爆炸。


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数据截至时间:2019年8月

1、农业物联网

对于智能农业物联网,做农业的人都非常熟悉,而且还有很多人从中收获颇丰。农业物联网一般应用是将很多传感器节点构成相应的监控网络,通过多种传感器采集各种信息,大量使用各式各样智能化、自动化、远程控制的生产设施,促使以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式的传统农业向以信息和软件为中心生产模式的现代智慧农业转变。比如,一些温室蔬菜大棚就利用了现代通信和信息技术,对大棚中的农作物种植环境和植物生长状态进行实时监测。但是,在实际应用中,很多人普遍感到农业物联网尽管非常好,可是成本有些高。相信5G时代的到来,建设物联网成本将会大大降低。

 

随着5G通信技术的发展,农业物联网在各种农业领域应用会越来越广泛,智能化水平也会越来越高。同时,由于5G通信技术的速度非常快,农民可以根据各种传感器设备实时采集的数据迅速做出相应科学合理的对策,最终更加精准、科学、高效地管理农作物的健康生长。

 

2、智慧种植技术

伴随5G通信技术的发展,农业种植技术越来越智能化。智能化也就是把以前用劳动力进行种植的农作物,像水稻发芽、种玉米等,现在全部用智能机器人或智慧机械来完成,并且可以保证水稻的出芽率远远高于人工。智慧种植技术在5G通信技术的协助下,采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站,远程在线采集土壤墒情、酸碱度、养分、气象信息等,实现墒情(旱情)实时自动预报、预警、灌溉用水量智能决策、远程、自动控制灌溉设备等功能,并且将数据及时反馈给相关技术人员,最终达到精耕细作、准确施肥、合理灌溉的目的。

 

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云洋大数据EaseMan智能农业系统 图源:华为生态合作伙伴手册


 

3、农产品溯源

农产品溯源就是为了加强农产品质量的安全可靠管理,保证消费者身心健康,从农产品整个供应链的角度出发,在危害分析和关键控制点(Hazard Analysis and Critical Control Point,HACCP)管理体系的指导下,利用数据库技术、二维码技术、网络信息技术进行农产品信息系统的构建和开发,实现了各种农产品在整个供应链上从播种、施肥、采收、加工到销售的全程无缝跟踪和科学溯源,有效地加强了对各种农产品质量安全的监督管理,保证消费者对农产品的最终知情权。

 

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浙江乌镇桐香猪肉溯源系统 图源:观察者网


 

5G时代的到来,消费者对整个农作物种植过程的智能化监督更加透明或种植过程的公开化更加全面。消费者可以随时随地通过电脑、PAD、手机等进入网络看各种农作物种植等过程,看农作物生长过程中都用什么药、施什么肥,曾经经历了哪些虫害的侵害,从而让消费者更加放心地食用。

 

4、农业无人机

以植保无人机为例,植保机械化是实现农业种植机械化、现代化的关键一环,无人机植保更适合我国国情。相对于有人飞机/大飞机喷洒而言,无人机植保具有作业效率高、单位面积施药液量小、无需专用起降机场、机动性好等优点。无人机植保包括喷洒农药、驱鸟、巡逻监视、病虫监察等应用。农业植保无人机主要分为燃油动力无人机和电池动力无人机,与传统农业植保相比,植保无人机具有精准高效、安全环保、智能化、操作简单等特点,近几年在我国农业植保行业的应用有较快的增长,普及率得到很大提升。

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极飞科技农用无人机 图源:35斗图库


2014年,我国农业植保无人机保有量仅为695架;2018年,其保有量为31500架,年复合增长率为159%。农业植保无人机的需求体现在植保服务上,无人机企业利润向下游服务延伸,预计到2022年无人机农业植保服务规模为3亿元,整体年复合率为18.27%。

未来无人机农业植保将成为一种服务。互联网农业服务平台公司一端连接种植户,一端连接专门提供无人机喷洒农药服务的队伍,搭建了一套农业生产服务平台,种植户无需购买无人机,只需要订购农事服务即可。IMT-2020(5G)推进组发布的5G无人机应用白皮书指出,4G网络能够满足现有的部分低速率、对时延不敏感的无人机应用,对于高速率、超低时延无人机应用存在挑战。5G技术提供的大带宽、高可靠、低时延通信能够很好地满足无人机行业应用需求。

 

国内农用无人机公司概况

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数据截至时间:2019年8月


 

5、智能养殖

目前,英国已将5G覆盖至多个农村地区。为解决大规模农场人力难以监管等问题,他们最近发布了5G智慧牧场物联网计划,利用5G网络并安装腿部传感器和项圈在母牛身上,了解牛的实时信息,用户只要透过智能手机,下载相应的App就可监控母牛状态。

 

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奶牛饲养物联网系统 图源:华为生态合作伙伴手册


 

事实上,我国不少牧区已经实现类似的远程监管。当搭上5G的“快车”,除了监管便利,牲畜的育种选择、生长状况、饮食优化、疫情预防等信息不仅能第一时间被农场主掌握,每个品种均能根据牧场实际情况生成最佳的饲养模型。

现在阿里巴巴或者京东养猪,都在探索智能化养殖。阿里云关于智能养殖设备已经推出多款。但网络限制这些设备没有相对独立,设备整体化达不到标准。而5G时代很有可能解决这个问题,把整个养鸡场变成一个大网络,甚至于包括料槽、水线等都可能会联网。让养鸡场达到全方位的数据化、标准化,例如饲料的霉菌毒素超标,水不干净,空气中含有某种有害气体,地面上哪里有某种病菌,都有严格的把关。

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京东的猪脸识别技术 图源:spro so


而水产养殖中,溶解氧、PH、水温、ORP、氨氮、亚硝酸盐等环境指标直接关乎鱼虾的生死。在5G时代,通过在水中铺设智能物联网等设备,养殖户可实时获取水质分析、设备运行状态、鱼虾健康状况、产量预测、养殖风险等情况,从而提高养殖产量和防控病害,保持良好的水产养殖环境,构建起可持续循环的生态系统。

 

  

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东润仪表科技股份:智慧水产养殖物联网系统 图源:华为生态合作伙伴手册


 

6、远程农业直播

5G与4K、8K等视频直播技术的结合,一方面可以助力乡村旅游,为吸引乡村游的游客,农民可以在手机端远程展示项目实景,带游客提前感受美丽乡村。其次,5G直播可实现万人同步在线学习,在农技传播、农民培训、农业知识普及等方面,5G时代直播课程更加高清,可接入的移动端数量更多,网络时延更低,传授互动更强,偏远山区的农民也可以学习优质课程,一定程度上解决农业信息鸿沟问题。同时,利用5G直播,辅之以VR、AR等设备,农业专家可实行远程实时技术指导,甚至远程“务农”。

7、科学管理

农业管理就是利用先进的各种信息采集系统,将降雨、日照等气象信息,结合土地的土壤类型、肥力等土壤信息,以及农业实时生产动态等信息搜集起来,并利用科学合理的信息分析系统对这些信息进行综合智能分析处理,从而决定农作物耕作的种类、方式等;在农作物生产过程中使用具有变量施肥、智能喷药功能的农用智慧机械,根据不同地块的具体情况进行有效的精耕细作,从而有效地提高了农作物果实产出、节约了土地资源投入、减少了环境污染源头,促进了农业科技成果的应用与推广。

 

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南京科沃信息技术有限公司:智能灌溉整体解决方案 图源:华为生态合作伙伴手册


 

农业管理智能化就是在各种植物的生长过程中,根据智能监管农作物缺少什么(例如养分不足,病虫害的预判),就及时给它什么,通过各种先进设施设备和智慧农业相结合,在农场中布置各种探头设备或传感器设施,将收集到的实时数据传输到数据处理中心,然后进行分析整理并将最终运算结果反馈给各个机器。也就是说,5G是让人对控制中心的命令立即到达执行。从而,为政府决策者和生产者等提供快速、准确、定性、定量的可视化农业信息服务,使农作物生产单位能更加科学有效地挖掘耕地资源的产量潜力。

8、劳动力管理

劳动力管理即加强劳动力的计划管理。目前在我国的农业生产中,人工成本比较高。5G时代智能化农业最大的优点就是以智慧机械代替人工。比如,使用智能农场各种设备,当人们不在的时候,可以通过网络打开或关闭温室大棚的窗户,并自动供断水。也就是说,可以更加高效地管理农作物及其健康有机生长。在5G技术支持下,根据农作物信息数据提供最佳生长环境,即使劳动力和能源较少,也可以提高农产品的生产力和质量。可以更精确地算出需要几个劳动力、干多少就完成工作、不会浪费人力,或者是智能机器人去干人该干的活,完成得更高效。

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