智慧農業和精準農業結合了技術，使從農場到市場的效率和生產力更高。智慧農業——使用物聯網傳感器連接從灌溉系統到土壤和牲畜生產的一切。隨著 5G 在全球范圍內的推廣，這種高帶寬蜂窩技術有望對農業技術產生重大影響。

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農業科技公司旨在通過為農民提供做出良好商業決策所需的數據來最大限度地提高糧食產量。智慧農業技術解決方案幫助農場：

• 減少資源消耗(例如，水、糧食、化肥、農藥)
• 最大限度地減少徑流和土壤侵蝕
• 提高整體運營和產品分銷的效率

一個例子是位于印度班加羅爾的水培農場 Clover。Clover 使用無線傳感器來監測溫室中的作物生長。匯總來自多個地點的數據使他們能夠改進種植方案，進而生產出更健康的作物，并獲得豐富的收成。

從果園到養牛場，農場正在利用物聯網解決方案來監測影響其利潤的多個驅動因素，包括：

• 溫度
• 土壤條件
• 污染物
• 水質

固定和移動應用可能需要蜂窩物聯網連接來實現遠程數據收集和設備管理。這些功能類似于可以監測整個流程的制造環境。

如今，一些智慧農業終端依賴于短距離無線技術，如Wi-Fi和藍牙。其他則由于距離和射頻覆蓋需要而使用蜂窩移動網絡。

5G將支持新應用并增強或取代短距離應用。一個例子是使用配備攝像頭的無人機來監測作物生長狀況和牲畜健康。

5G 和智慧農業的未來

5G 的早期階段專注于實現高帶寬連接。在 5G 基礎設施變得更加普遍之前，集中式農場將是最實際的使用案例。大型企業農業運營可能會建立一個專用5G網絡，以實現高帶寬使用情況(例如，使用無人機進行作物監測)和來自數千個事務性或觸發物聯網傳感器的數據聚合。

目前，當農業運營利用來自不同來源的大量數據時，5G將發揮最大的杠桿作用。在工業養雞場，來自恒溫器和喂料機的數據到達一個中央連接點。對于寬帶級 5G 數據管道而言，這數千個傳感器中的每一個都能以極低的成本或復雜度產生少量數據。當聚集在適當規模的集群中時，產生的帶寬可以與5G移動寬帶帶寬保持一致。5G是聚合和回傳這些信息的絕佳解決方案。

我們可以期待 5G 3GPP Release (Rel) 17 在三到五年內為大規模物聯網賦能。Rel 17將使開發人員能夠利用在5G新無線(NR)無線接入網絡(RAN)上運行的低功耗設備的標準。發生這種情況時，可以減輕短距離無線電技術上的數據聚合，因為低成本、低功耗的傳感器可以在低功耗 5G NR 調制解調器上運行。

在未來 5 到 10 年內，較低的 LTE 類別(即 NB-IoT 和 LTE-M)將在遠程農業傳感器的連接選項中發揮主導作用。隨著技術的發展，電力需求和成本將下降，從而為遠程農業傳感器帶來新的設計和概念。隨著5G標準的發展，橋接技術的端到端能力將變得更加無縫。

5G在農業中的使用案例

以下是智慧農業技術中一些潛在的當前和未來 5G 用例：

(1) 數據聚合

5G 技術為大型農業運營中的集中數據聚合帶來了巨大希望。一個規模較大的工業農場可以建立一個專有 5G 網絡來聚合來自微監測作物管理系統的數據。這些系統包括土壤濕度傳感器集群，可能比現有技術支持的密度大幾百倍。該網絡可以實現更高效的實時監測系統，并觸發節流灌溉和其他作物支持系統。

(2) 預測分析

由于5G技術支持數據聚合，大型工業農場可以更好地整合預測分析。考慮到過去和現在的條件數據(如土壤濕度和農藥使用)，分析軟件可以創建模型并預測，以幫助農民做出決策。隨著5G實現更密集的實時數據，分析將變得更加精確，從而最大限度地提高農場產量和效率。

(3) 無人機

越來越多的農民正在使用無人機來監測其作物。無人機比駕駛拖拉機在田間穿行成本更低，并能提供更有針對性的作物損害和其他變量信息。作為一項高帶寬技術，5G 將使無人機能夠收集更高質量的視頻數據并更快地進行傳輸。這種高速數據傳輸能力將使人工智能無人機技術開發和實時報告成為可能。

(4) 牲畜追蹤和監測

在Rel 17提高5G低功耗和更密集傳感器網絡的可行性之前，牲畜監測傳感器可能會通過Wi-Fi、藍牙或LTELPWAN來保持連接。一個例外是在大型集中化農場中，5G基礎設施可以在一個小區域(如養雞場)上建設，并跟蹤單頭牲畜。農業技術開發人員已經創建了畜群管理傳感器，包括智能項圈和耳標，以跟蹤牲畜的位置和健康狀況。

(5) 自動農用車輛

在其他領域開發的自動駕駛汽車技術將轉化為農業用具。配備車載計算機的拖拉機已經允許操作員控制微小的耕作任務細節(例如，種子行之間的距離以及播種時施加在它們身上的壓力)。無人駕駛農場設備將得到改進，為農民提供更大的靈活性和效率，并節省勞動力成本。

用于農作物運輸的卡車也可以獲得物聯網傳感器的好處。這些傳感器可以跟蹤貨物溫度并在溫度過高或過冷(即冷鏈)時發出警報。資產跟蹤器等小型移動傳感器可能會繼續使用 LPWAN 等高延遲技術。5G將使搭載更強大車載計算機的自動駕駛汽車能夠發送和接收更大的超低延遲數據流，包括視頻。

(6) 氣象站

農業運營受天氣影響。農民可能會因可預防的疾病和損害而損失大量作物。田間相連的氣象站可以解決這一困境，為農民提供田間狀況數據。

一個例子是由 AMA Instruments 開發的 InField 監測系統。InField 測量土壤濕度和質地、氣溫、風速和陽光照射。部署在偏遠地區的氣象站可能會在不久的將來繼續使用 LPWAN 連接。以后，他們將受益于 5G，因為它將創造更多數據密集的觀測和邊緣計算。

隨著蜂窩連接世界向5G過渡，智慧農業將繼續發展。數據和預測分析將使農民能夠做出提高生產力和效率的決策。全球成果將是可持續的農業實踐，以養活不斷增長的人口。