本文來自物聯(lián)網(wǎng)智庫，作者/物聯(lián)網(wǎng)智庫。
“民以食為天，農(nóng)為食之源”，一句話道出了農(nóng)業(yè)對于人類社會的重要性。雖然中國是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國，但在與鋼筋水泥截然不同的豐沃土壤上，智慧的種子也正在生根發(fā)芽，使“面朝黃土背朝天”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)進化為兼?zhèn)?ldquo;機械化、信息化、智能化”的新型農(nóng)業(yè)模式。這場發(fā)生在田間地頭的農(nóng)業(yè)革命動能強勁、影響廣泛，從播種到收割的全過程也都已經(jīng)可以看到革新的蹤跡。
當(dāng)下，中國農(nóng)業(yè)數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)水平在不斷提高，尤其是近年來一些科技龍頭取得的技術(shù)攻關(guān)和突破成果，使得中國的農(nóng)業(yè)數(shù)字化水平與發(fā)達國家之間的差距也在不斷縮小。終端側(cè)AI賦予農(nóng)業(yè)機械設(shè)備以“火眼金睛”和“智慧大腦”，革新農(nóng)田、果園、糧倉等場景中的傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)方式，讓“智慧農(nóng)業(yè)”落實到土地上，切實幫助農(nóng)民提升收益，守護關(guān)乎每個人的糧食安全。
阿加犀+覽拓科技：打造果園種植管理的“智腦”
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的許多環(huán)節(jié)都存在痛點，比如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃和管理缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，農(nóng)業(yè)供應(yīng)鏈管理缺乏透明度和可追溯性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程監(jiān)測基于人工經(jīng)驗缺乏準(zhǔn)確性和實時性，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)缺乏科學(xué)的數(shù)據(jù)分析和決策支持等，亟需數(shù)字化改造來提高效率和生產(chǎn)力。
當(dāng)前，對作物的生長全過程進行數(shù)據(jù)采集和管理已是種植業(yè)信息化的一大分支，也是改進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理過程現(xiàn)存沉疴的重要措施。
作物信息化管理進入精細(xì)化時代
隨著數(shù)字化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷融合，種植業(yè)信息化管理已經(jīng)取得了一定的成果。但僅僅依靠傳統(tǒng)信息化管理方案依然存在一些問題，比如數(shù)據(jù)處理大部分仍要依靠人工逐一查看，圖片、視頻數(shù)據(jù)量大以及復(fù)雜情況分析等現(xiàn)狀導(dǎo)致審查工作效率低下。
具體到果園的信息化管理場景，則存在氣候無法預(yù)計、土壤墑情無法知曉、苗情無法遠(yuǎn)程查看、蟲情測報難、灌溉需要很多人工，而且作業(yè)不夠精細(xì)等更為具體的問題。而造成果園種植效率不高、效益不強、效能不夠的原因，則在于各生產(chǎn)要素缺乏耦合效應(yīng)，產(chǎn)業(yè)鏈銜接不緊，農(nóng)業(yè)大系統(tǒng)循環(huán)性、協(xié)同性不夠。
智慧果園種植管理系統(tǒng)做果園的“貼身護衛(wèi)”
深圳覽拓科技有限公司（以下簡稱“覽拓科技”）長期深耕農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)垂直領(lǐng)域，專注于智能生產(chǎn)、可視生產(chǎn)、溯源系統(tǒng)方面，旨在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、提高食品安全。針對果園管理的種種挑戰(zhàn)，覽拓科技基于成都阿加犀智能科技有限公司（以下簡稱“阿加犀”）提供的基于高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案并采用了AidLux平臺的智能邊緣計算盒子AidBox打造了一套智慧果園種植管理系統(tǒng)——智匯耘智能物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植管理系統(tǒng)的智慧化升級。
智匯耘智能物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)
該系統(tǒng)方案集成了IoT+AI技術(shù)，其中IoT方案通過LoRa進行本地部署對低功耗節(jié)點進行采集和控制，云端連接采用4G/5G技術(shù)，本地?zé)o線廣覆蓋，連接點數(shù)多。在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)通過傳感器和智能網(wǎng)關(guān)自動化采集環(huán)境和植物生長數(shù)據(jù)，包括農(nóng)業(yè)環(huán)境氣象站、智能通風(fēng)控溫機、環(huán)境采集終端、智能水肥一體機等，從而精準(zhǔn)監(jiān)控作物健康狀態(tài)、采摘數(shù)據(jù)和生長環(huán)境。同時，全景操作平臺可以展示光照、溫濕度、雨量、二氧化碳、風(fēng)速、風(fēng)向、大氣壓等自動化采集信息，還可以遠(yuǎn)程控制設(shè)備，根據(jù)作物生長情況進一步進行水肥自動配比灌溉施肥、農(nóng)機作業(yè)等綜合管理，節(jié)水、節(jié)肥、增產(chǎn)，提升作物品質(zhì)。AI方案則通過視覺方案實時采集植物病蟲害、水果成長狀態(tài)等，快速準(zhǔn)確掌握果園種植成長情況。在阿加犀AidLux平臺與高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案加持下，智匯耘智能物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)獲得強大的智慧能力，顯著降低果園種植綜合成本。
據(jù)悉，這套系統(tǒng)搭配后續(xù)維保方案，將極大程度降低人力、物力成本，能夠快速解決種植基地生產(chǎn)管理方式落后、作業(yè)強度大且不精準(zhǔn)、數(shù)據(jù)管理效率低、生產(chǎn)過程難檢測、設(shè)備搭建及維護成本高、種植產(chǎn)出率和品質(zhì)低等難題。
高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案連接智慧果園的“神經(jīng)中樞”
在方案的開發(fā)過程中，覽拓科技遇到了不少技術(shù)上的挑戰(zhàn)。比如在蟲害識別當(dāng)中，很多害蟲外貌特征相似度極高，有些類別之間的區(qū)別僅僅在翅膀上的一個不起眼的小斑點，專業(yè)人員也需仔細(xì)分辨，因此使用人工進行歸納比較困難；其次，害蟲大小不一，有的害蟲在照片中會小到難以進行形態(tài)分辨；此外，拍攝手法導(dǎo)致的逆光、陰影等也會讓拍攝采樣質(zhì)量有較大波動，進一步增加了識別難度——這都對AI視覺能力和算力提出了較高的要求。
而阿加犀為該方案提供的AidLux平臺以及智能邊緣計算盒子AidBox主要采用基于高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案的高性能模組，適合邊緣端AI應(yīng)用的開發(fā)，并且支持物聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi 6和5G數(shù)據(jù)傳輸，同時提供強大的圖像信號處理器。高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案提供了高達15TOPS的算力支持，支持Android+Linux雙系統(tǒng)同時運行，支持主流深度學(xué)習(xí)框架，并內(nèi)置CPU+GPU+NPU智能加速技術(shù)，輔以每秒15萬億次的硬件運算能力。AidLux在充分釋放高通QCS8250物聯(lián)網(wǎng)解決方案的算力資源后，其AI性能大幅提升，數(shù)據(jù)處理能力進一步增強。
覽拓科技負(fù)責(zé)人表示：“高通賦能的強勁AI視覺能力能夠支持全區(qū)作物狀態(tài)及病蟲害情況檢測，并對采集到的圖片、視頻等海量數(shù)據(jù)進行實時分析處理，以全面的數(shù)智化統(tǒng)籌管理為果園智慧種植生產(chǎn)體系提供技術(shù)保障、效率保障和準(zhǔn)確度保障。”
廣東省陽江市某地區(qū)擬建成品種優(yōu)質(zhì)化、防控綠色化、水肥智能化、生產(chǎn)機械化、管理數(shù)字化的高標(biāo)準(zhǔn)示范荔枝果園，希望能解決荔枝種植生產(chǎn)過程中人力短缺，人力成本高；天氣、病蟲害等不利因素?fù)p失重；作業(yè)效率低等問題，實施有計劃的可控生產(chǎn)，提升產(chǎn)品品質(zhì)，實現(xiàn)增產(chǎn)增收和可持續(xù)發(fā)展。在覽拓科技的助力下，智慧果園智能灌溉系統(tǒng)幫助該項目的農(nóng)業(yè)管理者節(jié)水30%-40%，同等條件下節(jié)約肥料30%-50%，減少人工成本30%以上。同時，有效的水肥一體化系統(tǒng)和蟲情監(jiān)測、識別、預(yù)警系統(tǒng)有效抑制和預(yù)防作物病蟲害的發(fā)生，使得每畝農(nóng)藥用量減少15%-30%。最終，農(nóng)業(yè)管理者在減少肥料用量40%的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)增產(chǎn)15%以上。
移遠(yuǎn)通信：為色選機煉出“火眼金睛”
全面提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量是智慧農(nóng)業(yè)的核心要務(wù)。因此，在科學(xué)種植之外，分選是提高農(nóng)產(chǎn)品附加值的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)人工挑選物料的方式，人力成本高并且很容易出現(xiàn)遺漏，效率較低。為此，新型農(nóng)業(yè)加工生產(chǎn)線都在向機械化和智慧化邁進，將農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)根據(jù)色澤、形狀、雜質(zhì)率、病蟲害等指標(biāo)按級分選，滿足客戶和市場的不同需求。
色選機助力提高農(nóng)產(chǎn)品附加值
色選機是分選環(huán)節(jié)的代表性設(shè)備，其原理是根據(jù)物料光學(xué)特性的差異，利用光電探測技術(shù)將顆粒物料中的異色顆粒自動分揀出來，其性能直接決定了分選成效。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，色選機適用的范圍包括大米、小麥、玉米、大豆、種子、堅果、鹽等食品原料。
色選機
一方面，色選機可以快速檢測食品中的顏色、形狀、大小等特征，通過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)將不符合要求的雜質(zhì)、異物或不合格品從產(chǎn)品流中分離出來，有效去除有害物質(zhì)，特別是發(fā)霉、長蟲等異色顆粒，減少食品污染，為消費者提供更加安全、優(yōu)質(zhì)的食品選擇。另一方面，對農(nóng)產(chǎn)品進行自動分級，對顏色美觀一致的糧食實行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價，也能提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量，從而產(chǎn)生更好的經(jīng)濟效益。
然而，在以色選機為代表的自動化分揀設(shè)備中，存在檢測量較大、形狀和色差等缺陷識別不夠高效、分選環(huán)境處于灰塵和高溫等復(fù)雜情況，也會影響分選結(jié)果。基于此，在高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案強大算力的支持下，如今的色選機開始裝備內(nèi)置AI計算加速器的模組，在精準(zhǔn)檢測樣品的同時保證系統(tǒng)穩(wěn)定性速度，幫助客戶提升檢測效率和質(zhì)量。
由“眼”及“智”，色選機與AI深度融合
據(jù)行業(yè)領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)整體解決方案供應(yīng)商上海移遠(yuǎn)通信技術(shù)股份有限公司（以下簡稱“移遠(yuǎn)通信”）介紹，色選機通過視覺識別系統(tǒng)并結(jié)合機器視覺和邊緣計算等能力，就可根據(jù)樣本的顏色和形狀對物體進行自動化分選，從而很好地解決傳統(tǒng)分選存在的成本高、難以長時間連續(xù)作業(yè)與缺陷檢出率不高等問題。
在移遠(yuǎn)通信色選解決方案的賦能下，色選機將谷物通過傳送帶平整送入光學(xué)采集點，拍攝出當(dāng)前谷物的圖像，將圖像送入AI模型中，推理出優(yōu)劣產(chǎn)品的位置，進而通過分揀系統(tǒng)，將劣質(zhì)產(chǎn)品檢出并剔除，保留優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
移遠(yuǎn)通信色選解決方案賦能下的色選機工作原理
上述過程可分為三大階段——首先，物料通過料斗進入生產(chǎn)線，終端的視覺識別系統(tǒng)對物料進行監(jiān)測，實時傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)至AI檢測系統(tǒng)；其次，在AI檢測系統(tǒng)中對合格物料的顏色、材質(zhì)、尺寸等數(shù)據(jù)進行預(yù)先設(shè)定，符合標(biāo)準(zhǔn)的物料可進入下一質(zhì)檢流程；最后，對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的不良物料，氣閥將把不合格物料吹出、落入廢料腔內(nèi)流走，合格物料則沿著設(shè)定路線落入到合格料口，使被選物料達到精選的目的。
高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案為色選機提供牢固的算力根基
不只農(nóng)業(yè)，色選機也廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，用以篩選塑料件、塑料顆粒、塑料瓶蓋等塑料制品，以及石英石、石英砂、珍珠、大理石等礦物產(chǎn)品。對于存在質(zhì)檢需求的行業(yè)客戶而言，色選機的面世將從效率和質(zhì)量雙層面對企業(yè)產(chǎn)生積極影響，一方面可以幫助客戶減少人力、物力等投入成本；另一方面還能保障質(zhì)檢過程的穩(wěn)定性、高性能。
色選方案的高效性取決于內(nèi)置的芯片及模組的高性能。為此，移遠(yuǎn)通信開發(fā)出色選解決方案，該方案目前主要面向農(nóng)業(yè)和工業(yè)物料管理行業(yè)，搭載基于高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案開發(fā)的移遠(yuǎn)通信SG560D智能模組，并集成相機、光源和氣槍等硬件。
基于高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案打造的移遠(yuǎn)通信智能模組SG560D是一款功能強大的智能模組，其配備基于Arm v8 Cortex技術(shù)的高通Kryo 670 CPU以及高通Adreno 643 812MHz GPU，并內(nèi)置了專用矢量計算單元，可實現(xiàn)快速、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)處理，并更快地做出數(shù)據(jù)驅(qū)動決策。據(jù)測算，SG560D模組綜合算力可達14TOPS。
除了算力，SG560D還支持5G NR無線連接，2.4GHz、5GHz和6GHz的Wi-Fi 6E頻段，雙頻同步（DBS）、Wi-Fi 2x2 MU-MIMO和藍(lán)牙5.2等，以有效增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋能力，提升不同應(yīng)用場景下的數(shù)據(jù)傳輸速率。
移遠(yuǎn)通信負(fù)責(zé)人表示：“該方案的高效和精準(zhǔn)離不開高通芯片的助力。首先，高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案內(nèi)置AI計算加速器擁有12TOPS算力，可以充分滿足AI模型推理需要的算力；第二，豐富的外設(shè)接口，通過PCIe擴展技術(shù)可處理客戶檢測過程中的4路攝像機，擁有超高性價比；第三，該處理器采用了SNPE算法框架，int8量化加速目標(biāo)檢測模型算法的運算，提高圖像的處理性能。同時，背靠高通強大的團隊支持，該解決方案更適宜面向全球范圍進行推廣。”
憑借著先進的視覺識別系統(tǒng)及支持四個攝像頭同時工作，搭載移遠(yuǎn)通信模組的色選機方案可處理數(shù)量較大的物料色選工作，精度極高，誤差率低于1/200000。目前，基于高通QCS6490物聯(lián)網(wǎng)解決方案的移遠(yuǎn)通信色選解決方案已經(jīng)在相應(yīng)行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。
創(chuàng)通聯(lián)達：為農(nóng)作物裝上遠(yuǎn)程“聽診器”
若想細(xì)心呵護每一畝土地的收成，提升高質(zhì)量農(nóng)作物比例，在種植信息管理中，防治病蟲害是重中之重。近年來，由于耕作技術(shù)的調(diào)整與改變，以及全球氣候變暖導(dǎo)致多種病蟲出現(xiàn)、繁殖、擴散，造成了農(nóng)作物質(zhì)量下降、品質(zhì)變差等問題。
比如，花粉甲蟲、跳蚤甲蟲和象鼻蟲是油菜種植中的典型害蟲，少量的害蟲帶來的危害有限，但是害蟲數(shù)量一旦超過某個閾值，就會導(dǎo)致作物歉收。為了能使農(nóng)民在早期階段發(fā)現(xiàn)害蟲并及時采取防治措施，全球領(lǐng)先的智能物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和解決方案提供商重慶創(chuàng)通聯(lián)達智能技術(shù)有限公司（以下簡稱“創(chuàng)通聯(lián)達”）助力客戶開發(fā)了內(nèi)置高通QCM2290物聯(lián)網(wǎng)解決方案的智能捕蟲器產(chǎn)品。
通常，油菜田種植者會使用一種外觀呈現(xiàn)黃色的設(shè)備來誘捕害蟲，由于其顏色與油菜花相似，這會吸引昆蟲飛向“陷阱”并落入一個可以計數(shù)的水池中。然而，評估陷阱中的害蟲種類和數(shù)量顯然會花費大量的人力，而創(chuàng)通聯(lián)達的解決方案則能利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)幫助農(nóng)民自動完成害蟲的檢測和計數(shù)工作。農(nóng)民們無需親自前往田里檢查陷阱，只需在手機中就能查看檢測到的圖像結(jié)果，識別蟲害強度和具體位置，從而對癥下藥采取防治措施。
創(chuàng)通聯(lián)達產(chǎn)品市場與售前高級總監(jiān)張智敏表示：“精準(zhǔn)識別害蟲的種類、位置、數(shù)目對智能捕蟲器的圖像處理能力提出了較高要求，同時，設(shè)備被長期放置于田間，也需要保證其功耗和可靠性，而高通QCM2290物聯(lián)網(wǎng)解決方案則能完美適配這些要求。高通QCM2290物聯(lián)網(wǎng)解決方案作為穩(wěn)定成熟的入門級解決方案，通過LTE連接、升級特性和內(nèi)存支持帶來可靠性能以及更低能耗，其采用Cortex A53 CPU架構(gòu)，具備成本效益，提供更高性能、更強圖形處理能力、更佳圖像質(zhì)量和更優(yōu)能效，助力智能捕蟲器產(chǎn)品的應(yīng)用和普及。”
寫在最后
無論是應(yīng)用于果園種植管理的邊緣計算盒子，還是應(yīng)用于新型農(nóng)業(yè)加工生產(chǎn)線的色選機，亦或是隱藏于田間的智能捕蟲器——在終端側(cè)AI的賦能下，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)設(shè)備正變得越來越智慧，從而實現(xiàn)許多前所未有的新功能。高通作為終端側(cè)AI領(lǐng)導(dǎo)者，面向物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)十億邊緣終端提供行業(yè)領(lǐng)先的硬件和軟件解決方案，助力數(shù)字化技術(shù)向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域持續(xù)滲透。
如今，數(shù)字化技術(shù)已成為一種重要的基礎(chǔ)設(shè)施，扎根于農(nóng)業(yè)種植、畜牧養(yǎng)殖、水產(chǎn)漁業(yè)、數(shù)字農(nóng)業(yè)農(nóng)村等方面，盛放在動物健康系統(tǒng)、農(nóng)場管理系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品流通追溯系統(tǒng)、智慧養(yǎng)殖系統(tǒng)等具體場景?？梢灶A(yù)見的是，歷史悠久的土地上將因數(shù)字化的無聲耕耘結(jié)出更加飽滿的果實。
