數字經濟時代的澳大利亞智能農場

程宇航

引子：“騎在羊背的國家”

在地球的東半球，有一個土地面積很大的國家與我們北半球的季節正好相反：我們春、他們秋，我們夏、他們冬，反之亦然。這個國家就是澳大利亞。澳大利亞（Australia），地處南半球，意即“南方大陸”。這是因為歐洲人在17世紀初葉“發現”這塊大陸時，誤以為這是一塊直通南極的陸地，故取名“澳大利亞”。

澳大利亞幅員遼闊，國土面積達到761.793萬平方公里（居世界第六）；人口2386萬（2014年估計，居世界第52名），是南半球經濟最發達的國家，全球第12大經濟體。澳大利亞是多種礦產出口量居全球第一的國家，被稱作“坐在礦車上的國家”。澳大利亞農業雖僅占其GDP總量的3%，加上食品、纖維加工和農業服務產業，也只占GDP總量的12%，但它卻是全球第四大農產品出口國。澳大利亞還是世界上放養綿羊數量和出口羊毛最多的國家，故又被稱作“騎在羊背的國家”。現在這個“騎在羊背上的國家”正在插上網絡的“翅膀”。

一、數字服務催生農業變革

隨著寬帶網絡的發展和數字經濟時代的到來，澳大利亞農業迎來了新的發展機遇。澳大利亞積極推進國家寬帶網絡基礎設施建設，為農業提供穩定的寬帶衛星接入和地面無線服務。計算機和感應技術已在澳大利亞農場充分應用。澳大利亞數字寬帶網絡的發展，大力提升了澳大利亞農業生產力。

數字經濟對澳大利亞的農業將產生巨大影響。隨時間的推進，農業受數字經濟的影響將逐漸顯現。數字經濟的發展不可能從根本上改變農業的生產方式，但卻能對農作物生產、食品加工、物流和零售等施加影響。

二、開展“智能農場”試點

Kirby智能農場是澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）和英格蘭大學在新南威爾士州北部城市阿米代爾建立的智能農場試點，旨在研究寬帶和相關數字服務對農業部門的影響。這個創意最初是由澳大利亞寬帶創新中心（ACBI）提出的，其概念來自于通過數字服務使農業從業者更有效利用資源，實現對農場各項指標（包括土壤濕度、庫存變化、農場安全）實施遠程監控的想法。

Kirby是一座占地面積2800公頃的商業農場，主要出產美利奴羊毛和肉用牛，還包括一些谷物和其他家畜。Kirby農場的草場特征是牧草參雜著部分當地野生草種共同生長，野生草種有苜蓿、變種黑麥草和部分牛尾草等。這一類型的農場對草場的依賴性很大，因為大部分家畜的主要食物來源是草場的牧草。

Kirby農場是第一個享受澳大利亞國家寬帶網絡提供地面無線寬帶服務的農場，通過國家寬帶網絡，CSIRO和新英格蘭大學建立了一個柔性平臺，以支撐與智能農業相關的應用和服務。

Kirby農場項目開發了一個智能農場信息平臺。該平臺將不同的數據源收集，并放到一個操作簡便和實用的界面下。涉及的數據包括：農場傳感器獲取的土壤和家畜信息，以及農場外獲取的氣象和水信息。信息平臺運用了不同的技術，使數據通過網頁瀏覽器顯示，用戶可以看到農場的航拍地圖，并可以獲得每個傳感器實時收集的信息。

信息平臺的操作非常簡單方便，用戶通過平臺操控可以獲取一切關于農場的實時信息，包括土壤狀況到牲畜情況。信息平臺還可以添加其他相關工具，如自動短信預警工具，通過該工具對農場家畜和作物的任何可能發生的意外情況進行提醒。

智能農場信息平臺還對來自氣象、風力、太陽照射和濕度等方面的傳感數據進行收集，形成整個農場的綜合天氣指數（CCI）和熱負荷指標（HLI），方便農場工作人員了解農場的情況并對超出既定范圍的指標設置預警。

信息平臺還是一個決策支撐系統（DSS），它能起到幫助農場工作人員對農場管理做出決策的作用。近期對農業決策支撐應用的研究表明，該系統對農場工作人員做出正確的判斷是有很大幫助的。

Kirby智能農場具有如下特點：

1.建立空間化的對農場地形和特征描述的基礎數據集。Kirby智能農場為農業從業者建立一個基于精密農業技術和服務的綜合性的、空間化的規劃和管理數據集，數據信息來源于以GPS為基礎的農場物品圖（如柵欄、引水點和其他農場基礎設施），可以進行衛星定位的電磁感應（EMI）土壤分析、數據海拔地圖（DEM）、運動光學傳感器（AOS）、牧草生物量調查、衛星圖像，以及通過X射線熒光（XRF）分析土壤的化學成分等。空間化土壤監控技術可以為農業生產者帶來切實的好處，比如：棉花種植者通過運用這一技術，可以實現根據農場中不同的土壤和植被情況制定灌溉計劃，提高每公升水的灌溉效率，從而實現棉花產量翻倍。

2.通過傳感器對土壤濕度和環境因素進行實時監控。Kirby智能農場通過本地傳感器對土壤溫濕度、導電性和空氣溫度進行監控，每5分鐘形成一幅實時地圖。農場在相同土壤情況的地方分散安裝了100個土壤傳感器，用于測量土壤的濕度、溫度、電導率（與鹽度有關）。同時，還設有兩座氣象站，測量空氣溫度、濕度、氣壓、風速、風向、雨和冰雹以及太陽輻射的情況。這些傳感器為農場工作人員提供了非常重要的信息，幫助他們決定何時播種作物和牧草，何時施肥和灌溉，何時移動家畜以及往哪里移動。通過對這些信息的運用，可以幫助工作人員明確施肥和灌溉的情況，使農場實現作物和牧草增收，并最終增加家畜的存欄率。

3.對商業家畜活動開展追蹤。Kirby智能農場項目還對本地無線家畜追蹤系統進行了研究，以改進對家畜的管理方式。項目使用澳大利亞一家從事技術研發企業研發的商業家畜追蹤傳感系統。傳感器是一種低功率目標，佩戴在家畜耳朵上，可以對家畜在方圓7公里內的行動進行追蹤，追蹤精確度可以達到半徑15米的范圍內。Taggle研發的傳感系統還能為農場工作人員提供家畜的實時位置，并通過移動智能終端或電腦網頁形成地圖界面。Kirby智能農場運用CSIRO研發的融合了加速傳感和GPS功能的家畜追蹤技術設備，對家畜的活動和習性提供更為詳細的信息。一旦家畜活動范圍超出特定區域（如移動到牧場其他區域或者甚至已經被盜的可能性），則可以通過系統發送短信警告。此外，針對家畜的放牧習慣、受到其他動物攻擊和產犢的征兆等，項目也在進行更為深入的研究，希望能夠做到針對性地提出預警。

在不遠的將來，類似Kirby智能農場和昆士蘭州的數字農莊項目的先進技術將越來越多的得到運用，為牧場生產能力分析及牧場區域產量差別性等方面的研究提供更多幫助，以便優化投料和引水點設置。同時，還能將家畜追蹤和活動信息與澳大利亞國家畜產品認證計劃（NLIS）聯網，對全國范圍的畜群管理和繁育提供指導。

三、寬帶網絡對農業發展的影響

1.建立云計算服務平臺為農業服務

通過建立本地無線網絡連接，固定和移動傳感器得以將數據傳送至云端計算和分析服務平臺。其中，土壤傳感器借助無線網絡向農場中央信號收集點發回信號。通過該信號收集點，可以將數據通過國家寬帶網絡或移動數據連接上傳至云計算服務平臺。

CSIRO的項目所使用的數字服務涉及農業和食品產業，包括：

（1）家畜追蹤傳感器運用Taggle公司建立的本地無線網絡，家畜標簽收集到的信息將單向通過無線網絡傳回中央云服務平臺。該無線網絡系統的運作需要一系列的信號傳送器，家畜的位置由從家畜標簽發回的三角測量數據決定。Kirby農場的網絡與阿米代爾地區的公共通信網絡相連。

（2）使傳感數據和相關數字服務融合，形成垂直供應鏈，對加工、配送和市場銷售環節進行改革，提高效率。

（3）通過增加農業對數字服務的關注，優化供應鏈。

（4）通過增加對農業傳感數據的應用，實現對突發事件的早期探測和監控，采取相應的生物安全和食品安全措施。

（5）客戶對于食品來源的追溯需求日益增長，數字服務將為食品增加附加價值并為客戶提供更多選擇。

（6）生物量的測量技術和工具的發展，以及對碳排放的測量和計算，對于農場運作和新型碳市場的發展均有幫助。

（7）發掘農村社區對其他社會服務的需求，包括教育、健康等服務。

2.信息技術將大大促進現代農業發展

澳大利亞積極推進國家寬帶網絡基礎設施建設，將從根本上改變此前較為落后的狀況，并將為農業從業者提供更穩定的寬帶衛星接入和地面無線服務（包括部分光纖服務）。互聯網已經成為大部分澳大利亞農業從業者的基本工具，他們通過互聯網接收各方面的即時信息，包括天氣、市場價格，以及各種產品、設備和技術的相關咨詢信息；還通過互聯網進行各種社交溝通，獲取來自政府商務、教育和健康部門的相關信息。

全球衛星定位系統（GPS）的應用，使種植業得以通過衛星圖片增加對土壤信息的了解，以掌握較大范圍內的植被情況。地面傳感系統則為農業從業者提供更多的關于本地土壤、植被和水環境情況的信息。該系統成為預測和制訂計劃的工具，對肥料、作物和家畜生長情況、水利灌溉等都能做出規劃，還能對當地情況進行實時監控。

（1）傳感技術將搭建起低成本和無所不在的物聯網，草場植被、土壤濕度、家畜活動和農場設備都可以通過物聯網實施監控。

（2）空間化特征的移動傳感技術將為農場地形描述和生物量變化的測量提供技術支撐。

（3）本地無線系統將為物聯網提供穩定的寬帶網絡基礎。

（4）移動智能終端設備和應用使用戶獲取信息的過程更加快捷，內容也更準確。

（5）云計算技術簡化了信息分享的過程。

（6）通過個人終端建立的視頻會議系統降低了成本。

3.通過數字經濟實現產業轉型

對新技術的采用，使得澳大利亞各經濟部門都能夠看到數字經濟的身影，數字經濟成為“通過互聯網、移動通信和傳感技術搭建的全球經濟和社交活動的網絡平臺”，并將促進澳大利亞各產業的轉型。

研究表明，數字經濟對澳大利亞國家經濟和產業生產力提高做出了重要貢獻。德勤（Deloitte）的一份調查報告顯示：數字經濟對澳大利亞商業和政府部門的貢獻將達到270億美元；另一份來自IBISWorld（行業市場研究公司）的報告則顯示，數字經濟將使澳大利亞實現1.7%的長期生產率增長。

農業邁入數字時代的動力包括融入垂直供應鏈的需要、農業企業由生產向服務的轉變、消費者對食品信息的需求、低成本的云服務等。

農業企業將由生產型企業向服務型企業轉變。很多大型的農業制造企業都面臨著物質商品利潤降低的問題，通過數字技術的運用，將逐漸由提供商品向提供服務轉移。比如，大型的肥料制造企業目前除了供應肥料外，還提供相關的咨詢服務。而農機設備制造企業除了提供農業機械外，也為滿足其客戶精細農業的要求提供咨詢服務。

結語：由于澳大利亞政府的努力，澳大利亞廣大農村地區通過諸如3G、4G（LTE）移動通信服務以及NBN所提供的固定寬帶數字服務，越來越多地接入各種各樣的電信系統，促進澳大利亞農業向著數字化農業發展，在智能化農場建設方面取得了較好的成績。但是，在網絡覆蓋方面仍然存在較大差距。盡管澳大利亞的移動電話網絡覆蓋了近99%的人口，但是其土地覆蓋率則遠遠低于這一水平。此外，NBN目前僅面向家庭和辦公室提供網絡連接，對于農場這樣需要網絡服務的非住宅場所則無法提供固定寬帶服務。

寬帶網絡的發展為澳大利亞農業部門實現生產力增長和市場開拓提供了新機遇。雖然云計算和通信技術已開始在農業部門應用，但其重要性并未被全部發掘，潛力也并未得到充分發揮。

在澳大利亞，相較其他行業而言，農業從業者對新一代通信服務技術的利用還相對落后，這體現在大部分澳大利亞農場雖然已連接固定網絡，但手機覆蓋率僅為85%，遠落后于澳大利亞其他行業。雖然大型農業企業的互聯網普及率較高（約90%），但小型農業企業的互聯網普及率仍然偏低（約70%）。這是下一步需要著力解決的問題。可見，澳大利亞的數字化農業發展前景光明，但仍有很長的路要走。

責任編輯：程文燕