隨着物聯網設備在全球範圍內的實施不斷增加，它們被整合到工業的方方面面，引領工業 4.0 的發展，這並不令人意外。致力於優化行業、關鍵基礎設施、環境監測、醫療保健和供應鏈管理的新舉措只是物聯網使用案例的一部分。
另一個依賴物聯網的行業是農業，通過實施復雜的物聯網基礎設施，農業正在徹底改變。全球農業市場正在利用物聯網作爲作物監測、優化資源、牲畜管理和自動化新舉措的一部分。然而，實施並非易事。即使在農業領域，物聯網也包含許多獨特的用例，每個用例都有自己的挑战、成本和風險。然而，如果農業部門能夠克服這些挑战，那么它將爲農業的徹底轉型鋪平道路，其好處可能遠遠超出農業，對環境、經濟和供需產生積極影響。
物聯網在農業中的應用情況如何？
物聯網在農業中的用例多種多樣，但本質上歸結爲優化和自動化管理農作物產量和牲畜的過程、減少浪費以及監測外部因素（例如天氣和環境對農產品的影響）。讓我們來看看四種不同的用例：
精准農業——精准農業是一種战略性的農業方法，它使用物聯網使設備能夠觀察和測量農作物以及牲畜，然後處理數據以確定精確的農產品需求並做出相應的反應。根據 Meticulous Research 2 月份的公告，精准農業市場預計到 2031 年將達到 278.1 億美元，2024 年至 2031 年的復合年增長率爲 12.9%。這一預期增長歸因於政府越來越多地推動在農業部門使用現代技術的舉措。氣候變化也影響了對精准農業日益增長的需求。
物聯網傳感器通過測量土壤水分含量、溼度和溫度變化、降水量和土壤養分來優化農業管理和生產。類似的追蹤設備也可應用於畜牧業，以評估牛的繁殖、總體健康狀況、體重和產奶量。
農產品工人能夠將這些信息應用於他們的農業實踐，包括作物施肥、牲畜飲食、季節性農業規劃和確定收獲時間。這些數據還使農場能夠應對不可預見的問題，例如作物和動物疾病爆發並減輕傳播，以及監測作物生長和管理灌溉。將這些數據應用於農業實踐可以通過應對環境變化和減少資源浪費來提高農業可持續性。
無人機的使用——物聯網連接的無人機是農業部門用來監測作物、牲畜、天氣和農產品的另一種工具。無人機使成像成爲一種現場監測方法，其優點是能夠在惡劣的天氣和光照條件下進行觀察，而衛星成像可能無法穿透這些條件，從而提高成像精度。這種精度使農場能夠監測害蟲、雜草和疾病，並相應地對其出現做出反應。有了准確的概覽，可以更有效地監測田間狀況，並簡化種植和播種的管理。
無人機還被用於授粉、施肥和噴灑農藥。這種自動化過程減少了對手工耕作的需求，節省了時間和資源。
牲畜監測——可穿戴物聯網連接設備可以實時監測牲畜，包括位置跟蹤和健康監測。大約七年前，當我們了解到聯網奶牛的概念時，全世界开始聽說這些實現。通過這種方式，農民可以深入了解牲畜的身體和生殖健康狀況，並使用其位置數據實現自動喂食或地理圍欄實踐，將牲畜保持在指定的限制範圍內。
牲畜可穿戴設備還減少了農民親自評估牲畜的需要。它們還可以收集比傳統觀察更多的數據，使他們能夠爲每只動物制定個性化的飲食、繁殖和護理計劃，以促進其生長，並能夠盡早發現疾病並防止進一步傳播。
智能溫室——智能溫室是一種先進的農業結構，利用物聯網技術爲植物生長創造優化和可控的環境。這些高科技溫室集成了傳感器、執行器和自動化系統，以監測和調節各種環境因素，確保農作物的最佳生長條件。
智能溫室的概念有助於簡化室內農業。通過集成物聯網技術，這些溫室成爲可以控制溫度、溼度、光照水平甚至二氧化碳濃度的自我調節環境，以優化植物生長。它們的傳感器和執行器協同工作，爲每種植物創造完美的生長條件，實時調整外部天氣或內部生長模式的變化。
在農業中實施物聯網的挑战是什么？
多年來，電子農業或智能農業一直在試驗和改進數字和自動化技術和實踐的利用，其結果可能是全球農業、環境計劃和經濟的重大進步之一。但高回報往往伴隨着高風險，而新的基於物聯網的農業實踐則兼具這兩種特點。物聯網增強型農業尚處於起步階段，存在許多挑战，這些挑战可能會阻礙這些實踐得到適當利用和普及，甚至可能在它有機會適當起飛之前就阻礙進一步的投資。爲了應對這些挑战，以減輕不斷發展的實踐的風險，首先必須了解它們：
復雜的採用
物聯網在農業中的採用充滿了挑战，這些挑战源於農業環境和技術本身的本質。連接問題是一個令人擔憂的問題，因爲許多農場位於互聯網接入有限或不可靠的農村地區。這種缺乏連接性阻礙了物聯網解決方案的有效部署，這些解決方案依賴於持續的數據傳輸才能發揮最佳作用。它們的互聯網接入不僅有限，而且它們的能源容量往往也有限。農業物聯網的能源需求是巨大的，尤其是考慮到規模——整個田地都配備了必須持續運行的傳感器。雖然太陽能和風能等可再生能源提供了可行的解決方案，但將這些系統與物聯網基礎設施相結合需要規劃和投資。
還必須考慮維護，因爲設備的耐用性和可修復性是戶外農業通常惡劣且不可預測的條件下的關鍵考慮因素。一些先進的物聯網技術可能需要合格工程師的專業知識進行維修，這進一步增加了維護過程的復雜性。它們的復雜性可以擴展到這樣一個事實：物聯網系統必須設計爲與現有的農業系統（如灌溉和氣候控制設置）互操作。確保與這些現有系統的兼容性和無縫集成對於避免破壞當前運營和最大限度地發揮物聯網的優勢至關重要。
物聯網安全挑战
物聯網與農業的融合也帶來了一系列安全挑战和相關成本。物聯網安全挑战涉及範圍廣泛，例如數據管理和維護，這對於確保從無數設備收集的信息的可靠性和可訪問性至關重要。隱私問題也存在，因爲必須保護與農業實踐相關的個人和運營數據，防止未經授權的訪問。在所有這些方面，必須遵守監管標准，要求遵守旨在保護數據完整性和隱私的一系列法律。
基於雲的系統易受網絡攻擊，這是一個重大風險，因爲這些平台通常是物聯網運營的支柱；這裏的漏洞可能導致長時間的停機，擾亂一個可能沒有完全能力處理此類網絡安全事件的行業。此外，證書的管理和更新對於安全通信至關重要，但它們帶來了後勤挑战，必須加以解決以防止系統故障。
實施和管理成本
在實施和管理成本方面，財務影響相當大，特別是對於可能缺乏此類技術投資資源的小型本地農場，通常需要政府或外部資金。僱用專業員工來管理和解釋物聯網數據會增加勞動力成本，而運行這些設備的能源需求會增加運營費用。
潛在的安全漏洞（從數據丟失到運營中斷）也會產生大量成本，這凸顯了採取主動安全措施的必要性。盡管對預算有影響，但投資於保護物聯網生態系統和設備的安全實踐是不可商榷的，因爲它確保了這些創新農業解決方案的長期可行性和安全性。
農業中安全物聯網的必要性
雖然在農業中實施物聯網面臨重大挑战，但在農業中使用智能機械可以引領我們走向更可持續的未來，不僅可以改變農業的面貌，還可以優化供應鏈，解決糧食和農產品短缺問題，並爲農業創造一個更可持續、更節能的未來。
這使得培育這些不斷發展的技術、獲得適當的支持、投資和研究，以及最重要的是保護這些技術變得至關重要。在農業中部署物聯網必須伴隨強大的安全措施，以防止任何連接系統固有的漏洞。如果沒有嚴格的安全措施，新的電子農業計劃就有可能因安全漏洞而無法發揮其潛力、遭受撤資，甚至面臨過早終止的風險。
嚴格安全措施的必要性
物聯網設備的互聯性使其容易受到網絡威脅，這可能會對農業運營的完整性和可靠性產生毀滅性的影響。因此，必須做到：
- 安全是重中之重：從一开始，安全就必須融入農業物聯網解決方案的結構中，並定期更新和修補以應對新出現的威脅。
- 研究投資：持續的網絡安全研究可以確保農業部門始終領先於潛在的漏洞。
- 支持和教育：必須讓農民和利益相關者了解安全措施的重要性，以培養警惕和准備的文化。
作者：Martin Lowry
標題：農業中的物聯網：技術如何改變農業實踐
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