2018-2019智慧农业发展研究报告.pptx

2018-2019智慧农业发展研究报告, 新科技驱动农业变革,2,前言,“面朝黄土背朝天”，这是自古以来人们对农民的基本印象。中国是一个农业大国，也是一个农业弱国。智慧农业作为现代 农业发展的高级阶段，是我国农村经济社会发展转型的必由之路，也是增加农民收入的重要方式。伴随着物联网、大数据、 人工智能等新技术的快速发展，智慧农业有望改变现有农业生产方式，驱动农业变革。通过研究行业现状，着重探讨新技术如何驱动农业发展、提高农业生产效率、提升农产品质量，同时探讨如何解决水资源短缺、化肥农药使用过量以及农村劳动力不断减少等问题，改善农业“看天吃饭”的现状。智慧农业涉及农业的生产、流通和销售三个环节。目前，智慧农业多应用于生产环节，即利用新技术实现农业生产环节的精 细化、智能化和现代化发展。从中国实际现状出发，详细列举说明了智慧农业四大典型应用，根据目前行业内存在 的问题，提出了几点关于智慧农业未来发展的建议。,目录C O N T E N T S,Part1. 智慧农业发展背景综述,1.1中国农业发展面临的问题.051.2新技术助力中国农业发展.091.3智慧农业概念的解读及应用.14,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,2.1智慧农业四大应用场景.212.2数据平台服务.252.3无人机植保.322.4农机自动驾驶.372.5精细化养殖.41,Part3. 智慧农业未来发展趋势与挑战,3.1智慧农业未来发展趋势.493.2智慧农业面临的挑战.52,Par t1.智慧农业发展背景综述,4,1.1 中国农业发展面临的问题,5,Part1. 智慧农业发展背景综述,Part1. 智慧农业发展背景综述1.1 中国农业发展面临的问题,中国耕地面积不断减少，人均耕地面积远远小于世界平均水平，优等耕地质量占比较少,根据世界银行以及国家统计局统计的数据，中国人均耕地面积（总耕地面积/总人口）逐年减少，远小于世界平均水平，同时由于 建设占用、自然灾害、生态退耕以及农业结构调整等多种原因导致中国耕地面积不断减少。2016年，中国耕地面积20.24亿亩，占 世界总耕地面积的8%；总人口为13.8亿，占世界总人口的19%；中国需要用占世界8%的耕地面积养活占世界19%的人口。不仅如此，根据国土资源局2015年统计，将耕地质量按照不同级别进行分类，其中优质土地面积只占总面积的2.9%，将近53%的 土地质量属于中等级别。由于随意使用化肥、农药以及大气污染、不科学轮作耕地等原因，耕地质量问题严重，影响粮食产量以及 农产品质量。,20.29,20.27,20.27,20.26,20.25,20.24,20,20.1,20.2,20.3,20.4,20.5,20.6,2011,2014,20122013中国现有耕地面积（亿亩）,20152016中国人均耕地面积(亩/人),世界人均耕地面积(亩/人),中国耕地面积及中国与世界人均耕地面积,中等地面积占比52.9%,6,高等地面积占比26.5%,低等地面积占比17.7%,注：耕地质量共为15级，1-4级为优等地；5-8级为高等地；9-12级为中等地；13-15级为低等地,截至2015年末，中国四个级别耕地质量占比优等地面积占比2.9%,Part1. 智慧农业发展背景综述1.1 中国农业发展面临的问题,中国农业生产服务价格逐年增高，农业经营人员受教育程度较低,农业生产服务价格指的是服务农业生产所花费的价格，可通过农业生产服务价格指数来体现，农业生产服务价格指数表示的是一定 时期内农业生产服务价格变动的趋势。以2007年生产服务价格指数=100为基准，当超过100时，说明生产服务价格上涨；反之， 则说明生产服务价格下跌。从图中可以看出，中国农业生产服务价格逐年增高。根据2017年12月统计的全国农业普查数据，全国农业生产经营人员总共31422万人，且受教育程度在初中及以下占比为91.8%， 远高于76.1%，即全国受初中及以下教育人数占比，可见农业经营人员受教育程度偏低。,100.0,110.3,119.0,124.1,134.4,145.6,155.1,161.3,164.8,167.3,80,100,120,140,160,180,2007200820092010201120122013201420152016,农业生产服务价格指数(以2007年为基准),全国农业经营人员与中国整体受教育程度在初中及以下对比,注：中国整体受教 育程度在初中及以 下数据是根据国家 统计局 2010 年人 口普查每十万人中 受高中及以上教育 人口数为23962人 计算得出。,截至2017年，全国农业经 营人员受教育程度占比,7,Part1. 智慧农业发展背景综述1.1 中国农业发展面临的问题,化肥、农药过度使用，粮食产量受天气影响严重,5107.8,5404.45239.1,5561.6,5704.2,5911.85838.8,5995.9,6022.6,162.3,167.2,170.9,175.8,178.7,180.6,180.2,180.7,178.3,4600,5100,5600,6100,6600,7100,200720082009201020112012201320142015农用化肥施用量（万吨）农药使用量（万吨）,1.3,1.6,0.9,1.1,1.2,1.0,1.0,232.1,116.1,206.3 200.7,144.4,190.6,0.0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016干旱作物受灾面积(万公顷) 干旱粮食减产(亿公斤),0.7,1.1,1.2,0.6,0.6,0.9,113.3,240.5,282.1,82.1,125.0,247.9,0.0,0.5,1.0,1.5,2.01.8,2.5,3.0,2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016洪涝作物受灾面积(万公顷) 洪涝粮食减产(亿公斤),2015年，农业部出台政策到2020年化肥使用量零增长行动方案和到2020年农药使用量零增长行动方案，方案中指出，2013年，我国农作物化肥用量21.9公斤/亩，远高于世界平均水平8公斤/亩，化肥农药的过度使用严重影响了耕地的质量以及农产 品的品质。根据国家统计局的数据，农药和化肥的使用量几乎逐年增长，直到2015年农药的使用量才出现略微下跌趋势。中国农作物自然灾害有四大类：水灾、旱灾、风雹和冰冻。其中，水灾和旱灾最为严重，每年作物受灾面积将近2万公顷，粮食减 产总量在300-400亿公斤。从图中可以看出，粮食产量与当年自然灾害受灾面积高度正相关。2007-2015年，化肥和农药使用量对比洪涝和干旱受灾面积及粮食减产对比,8,1.2 新技术助力中国农业发展,9,Part1. 智慧农业发展背景综述,Part1. 智慧农业发展背景综述1.2 新技术助力中国农业发展,以物联网、人工智能等为主的新技术助力中国农业发展,传统农业涉及到的新技术很多，如3S技术（遥感技术RS、地理信息系统GIS、全球定位系统GPS）、物联网技术、无线通信技术 以及以数据分析和数据挖掘为主的大数据技术和以机器视觉和深度学习为主的人工智能技术等，通过这些新技术与传统农业的结 合，助力农业快速发展。,、,人工智能以计算机视觉、图 像识别以及深度学 习等人工智能技术 实现作物产量预测 土地规划及病虫害 防治等。,物联网通过传感器、摄 像头等监测设备， 使用无线传感技 术，实现动植物 的远程监控、管 理等。,大数据以天气、土壤、农作 物、病虫害以及动 物身体特征数据等 作为大数据基础，对 动植物生长情况进 行分析、预测等。,3S技术使用卫星遥感技术 实现作物勘测、生 长情况以及病虫害 预测、预防，运用 GPS进行精准定位、 跟踪等。,10,Part1. 智慧农业发展背景综述1.2 新技术助力中国农业发展,新技术着重体现在农业的生产环节中，当前主要应用于农业种植和畜牧养殖上,广义的农业分为种植业、林业、畜牧业、渔业以及副业等五种产业形式；农业产业链包括生产环节和流通环节，以及与之搭配的物 流系统和金融系统等四个部分。目前，新技术主要体现在农业的生产环节中，应用在农业种植和畜牧养殖上，本报告将着重探讨农业生产环节的农业种植和畜禽养 殖方向。流通环节,11,物流系统,金融系统,电 商 微 商,批 发 市 场,餐 饮 零 售,深加工,销售,加冷包配工藏装送,Part1. 智慧农业发展背景综述1.2 新技术助力中国农业发展,当前，新技术主要应用于产中环节,传统农业种植在产前环节主要需要作物种子、化肥、农药、农机、农具和温室大棚需要用的农膜；在产中环节，需要对作物进行播 种、施肥、除草、灌溉以及病虫害防治等；在产后环节，需要对农产品进行采摘和分拣。传统的畜牧养殖需要选址、建设养殖舍、选种以及准备饲料和兽药；在产中环节，需要进行繁育、饲养以及疾病防疫和环境清理等 管理；产后环节，需要对畜禽进行称重和屠宰。目前，以物联网、人工智能为主的新技术，主要应用于农业和畜牧业的产中环节。,种子农药 农具,化肥农机农膜,建造选种 兽药,选址孵化 饲料,农 业 种 植,畜 牧 养 殖,施肥灌溉,病虫害防治,繁育,饲养,疾病防疫环境清理,采摘,分拣,称重,屠宰,产前环节,产中环节,产后环节,播种除草,12,Part1. 智慧农业发展背景综述1.2 新技术助力中国农业发展,新技术可应用在农业生产环节两种不同的种植模式中,农业 种植 生产 环节,农业生产环节种植方式主要分为设施种植和大田种植。大田种植主要以粮食作物为主，其中包括世界三大口粮：水稻、小麦和玉米； 而设施种植由于成本的问题，主要以经济作物为主，包括蔬菜、水果、花卉等。设施种植分为温室大棚种植、集装箱种植两种，目前多采用无土栽培技术，利用LED灯代替自然光，自动控制植物光合作用，增加植物营养；由于设施种植不受天气气候及病虫害等因素的影响，可以提高作物产量，增加效益。目前，大田种植主要运用3S技术、人工智能技术监测室外的天气气候、病虫害以及农作物生长等数据；而设施种植主要通过物联网 技术实施监测空气温湿度、二氧化碳浓度以及作物生长情况等。,设施种植,大田种植,温室大棚,集装箱,粮食作物,蔬菜、水果、 花卉等,水稻、小麦、 玉米等,经济类作物,13,1.3 智慧农业概念的解读及应用,14,Part1. 智慧农业发展背景综述,Part1. 智慧农业发展背景综述1.3 智慧农业概念的解读及应用,中国历年一号政策文件大力支持农业发展，智慧农业相关概念多次被提出,15,2015,2016,201220132014,“加快推动农业科技创新” 突出农业科技创新重点，加快推 进前沿技术研究，在信息技术、 先进制造技术、精准农业技术等 方面取得重大突破,“加快发展现代农业” 确保国家粮食安全，加强科技 创新，继续实施种业发展，以 及农机装备、高效安全肥料农 药兽药的研发,“全面深化农村改革”推进农业科技创新，建设以农 业物联网和精准装备为重点的 农业全程信息化和机械化技术 体系，组织重大农业科技攻关,“加快农业现代化、实现全面小康目标”大力推进“互联网+”现代农业，应用物联网、云计算、大数据、 移动互联等现代信息技术。同时， 大力发展智慧气象和农业遥感技 术应用,“加大改革创新力度”加快农业科技创新，在生物育种、 智能农业、农机装备、生态环保 等领域取得重大突破，支持农机、 农药、化肥等企业技术创新,加快科技研发，实施智慧农业工 程，推进农业物联网试验示范和 农业装备智能化，发展智慧气象， 提高气象灾害监测预报预警水平“深入推进农业供给侧 结构性改革”2017,“实施乡村振兴战略”发展高端农机装备制造、大力 发展数字农业，实施智慧农业 林业水利工程，推进物联网实 验示范和遥感技术应用,资料来源：新华社,Part1. 智慧农业发展背景综述1.3 智慧农业概念的解读及应用,智慧农业包括精准农业、农业物联网、数字农业等多个方面，发展的基础在于数字农业,16,数字农业,一般认为，智慧农业指的是利用物联网、人工智能、大数据等现代信息技术与农业进行深度融合，实现农业生产全过程的信息感知、精准管理和智能控制的一种全新的农业生产方式，可实现农业可视化诊断、远程控制以及灾害预警等功能。另外，智慧农业是数字农业、精准农业、农业物联网、智能农业等技术的统称。智慧农业发展的基础在于数字农业，数字农业是 实现农业物联网发展的前提。,智慧农业,精准农业,农业物联网,智能农业,精准农业又称精细农 业、精确农业， 关键 在于定位、定量、定 时， 即精准灌溉、施 肥和杀虫等。,数字农业指的是利用传感 器、摄像头、智能穿戴设 备等，将农业对象、环境 以及全过程进行可视化表 达、数字化展现和信息化 管理的一种现代农业技术。,智能农业多指的是农业机 械智能化，通过农机联网 以及智能机器人等实现智 能农业。,农业物联网指的是将各 种设备收集到的数据， 进行系统化集成管理， 从而实现自动化、智能 化和远程控制等。,Part1. 智慧农业发展背景综述1.3 智慧农业概念的解读及应用,智慧农业的发展经历三个阶段：从萌芽，到快速发展，再到规模应用,17,规模应用期进入21世纪，农业劳动力不断向其他产业转移， 结构性短缺和老龄化趋势已成为全球问题，精准 农业、新技术的快速发展为农业机器人的发展提 供了新的动力和可能。采摘机器人以及利用计算机视觉等技术实现水果 的自动分拣系统得到了广泛应用。同时，农业无 人机植保行业不断发展。新技术的不断发展，加速了智慧农业的快速实现，形成了现代农业发展的新业态。,快速发展期20世纪90年代，计算机视觉技术在农业中取得了 较大发展，农业机器人成为农业发展新方向，“中 国863电脑农业”在世界信息首脑峰会上获得了峰 会大奖，标志着我国利用智能化农业信息技术改造 传统农业做出的巨大贡献得到了世界范围内的认可。资料来源：中国人工智能学会中国智能农业发展报告,萌芽期20世纪70年代末，美国为代表的欧美国家率先开 始农业信息化的应用研究，以农业专家系统（运用 新技术，汇集农业知识和专家经验等，为农业生产 经营者提供咨询服务）为代表的应用开始在农业领 域萌芽。20世纪80年代，我国开始研制农业专家系统，涉 及作物栽培、病虫害防治、生产管理、节水灌溉等 多个方面。,Part1. 智慧农业发展背景综述1.3 智慧农业概念的解读及应用,智慧农业能够解决的6大问题：以提高生产经营效率、降低生产成本为首,2 降低生产成本智慧农业实现了投入少、产量高的 特点，通过农业生产高度规模化、 集约化、工厂化特点，降低生产成 本，提高市场竞争力。4 提升农产品质量安全利用新技术实现“无人化”精准控 制，达到水、肥、光、热的最佳利 用，不过度施肥、喷洒农药，杜绝 污染，确保农产品绝对安全。6 改变农业生产者、消费者观念改变了过去生产者单纯依靠经验进 行农业生产经营的模式，转变了农 业生产者、消费者对传统农业落后、 科技含量低的观念。,1 提高农业生产经营效率智慧农业通过运用物联网、大数据、 人工智能等技术实时采集、分析数 据，为农民提供生产、管理等方案， 提高农业生产经营效率。3 解决农村劳动力日益短缺问题通过新技术可以利用一个人或者几 个人实现农业耕种管收全过程操作， 解决劳动力短缺问题。5 改善生态环境通过精准施肥、精准喷洒农药等操 作，改善传统农业生产中，过多的 使用农药、化肥问题，保护耕地结 构，提升生态环境质量。,18,以卫星导航系 统为根本， 实 时检测、控制 播种距离等,Part1. 智慧农业发展背景综述1.3 智慧农业概念的解读及应用,根据当前农业应用方式以及类型的不同，将智慧农业分为四大典型应用场景,农业种植分为设施种植（温室大棚）和大田种植，主要包括播种、施肥、灌溉、除草以及病虫害防治等五个部分，以传感器、摄像 头和卫星等收集数据，实现数字化和智能机械化发展。当前，数字化的实现多以数据平台服务来呈现，而智能机械化主要分为两个 部分：新型机械的研制创新无人机植保，以及传统农机的改良升级农机自动驾驶。目前，农业养殖主要是将新技术、新理念应用在生产中，包括繁育、饲养以及疾病防疫等，并且应用类型较少，因此用“精细化养 殖”定义整体农业养殖环节。,农 业 种 植,设施种植,大田种植,播种施肥,以软件为主要 服务手段， 多 为了实现农业 的精准管理,灌溉除草病虫害防治,可用于喷洒除 草剂和农药， 目前多以喷洒 农药为主,传感器摄像头 卫星,数字化,智能机 械化,数据平 台服务无人机植保,农机自 动驾驶,畜 牧 养 植,繁育,饲养,疾病防疫,环境清理,精细化养殖,四大典型应 用场景,通过新技术、 新理念提高养 殖效率、改善 农产品品质,19,Par t2.中国智慧农业四大典型 应用场景,20,2.1 智慧农业四大应用场景,21,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.1 智慧农业四大应用场景,智慧农业生产环节四大应用,22,35%,10%,15%,数据平台服务以卫星遥感技术、无人机航拍以及传 感器等收集气候气象、农作物、土地 土壤以及病虫害等数据，建立数据服 务平台，通过对数据进行分析，为农 场、合作社以及大型农业企业提供可 视化管理服务等。,农机自动驾驶以计算机和传感器技术为基础，根据GPS卫星定位系统和机器视觉技术实现农机的精准定位，通过智能终端实 时监测农机信息、作业状态及作业速 度等。,无人机植保搭载先进的传感器设备，根据地形、地 貌搭配专用药剂对农作物实施精准、高 效的喷药作业，通过人机药三位一体达 到节水节药的作用。,精细化养殖通过耳标、摄像头等监控畜牧动物生长 情况，实时跟踪，且对收集到的图形等 数据进行处理、分析，实现养殖的精细 化管理。,*注：图中数字由根据所搜集的企业数量以及企业应用类型估算,40%*,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.1 智慧农业四大应用场景,智慧农业生产环节四大应用：相关企业图谱（部分）,农机自动驾驶,精细化养殖23,数据平台服务,无人机植保,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.1 智慧农业四大应用场景,智慧农业生产环节四大应用：无人机植保企业融资最多,24,截止时间：2018年4月,表中列出了Pre-A轮及以上初创企业的成立时间、所在城市、应用领域、最新融资轮次及融资时间、金额等。从表中可以看出，融资类型较多的企业多是应用在无人机植保领域，其次是农业数据平台服务领域，这两个领域也是农业新科技发展最快的方向。智慧农业生产环节新技术初创企业（融资在Pre-A轮及以上的）,2.2 数据平台服务,25,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,数据平台服务：以平台为基础，进行作物的精准管理,26,输入,天气气候数据通过卫星遥感技术、实施监测 天气变化，自然灾害提前预测。,农作物生长数据通过卫星、摄像头、传感器实 施监测作物生长情况，根据历 史数据进行产量预测等。,病虫害数据根据作物类型收集病虫害数据，提前预防，精准喷洒农药等。,作物产量预测依据天气、作物生长情况以及 历史数据分析预测作物产量。,作物长势监测、管理以无人机、传感器为主要方式， 实时监测作物长势，并进行灌 溉、施肥建议。,病虫害防治根据病虫害及作物类型，提前 预防，精准施药，确保作物少 受损失。,输出,土地土壤数据通过传感器收集土壤温湿度、 水分、PH值等。,种植适宜区规划根据卫星遥感影像数据，分析 土地质量，进行适宜作物的耕 种指导。,数据平台服务系统,数据平台服务指的是利用传感器、无线通信、大数据、云计算、物联网、人工智能等技术进行数据收集并分析，通过可视化展示， 对农作物的生长情况进行实时跟踪、病虫害监测，对农作物的产量进行预测等。,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,数据平台服务：主要通过“空天地”三种方式进行数据收集,无人机航拍,无人机获取农业数据，主要分为两种方 式获取：一种为利用无人机搭载摄像头 进行航拍获取数据，另一种为利用无人 机搭载遥感传感器，依据不同作物的光 谱特性，识别作物生长情况。监测病虫 害情况，更好的进行田间管理。,传感器采集传感器是农业物联网的基础，利用传 感器可以收集空气、土壤温湿度、二 氧化碳浓度、光照强度、土壤水分、 农作物生长情况等数据，多用于以温 室大棚为代表的设施农业中，提高作 物产量与农产品品质。,卫星遥感技术利用卫星可以获取农作物数据、天气数 据及病虫害数据。农作物数据是利用遥 感技术，根据不同作物呈现的不同颜色、 纹理以及形状等遥感影像信息，划分农 作物种植面积，监测农作物长势、估算 农作物产量等；通过卫星获取天气数据， 监测病虫害以及自然灾害等。,农业数据收集主要有卫星、无人机和传感器等“空天地”三种方式，通过卫星遥感技术收集土地、农作物以及天气气候等数据、无 人机航拍实时监测农作物长势、病虫害等数据以及传感器采集空气、土壤的温湿度、土壤水分、光照强度和农作物生长数据等，通 过对收集到的数据进行分析、处理，并建立可视化模型，实现对作物的精准管理。,27,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,数据平台服务：用无人机航拍收集数据的企业较少，根据实际应用情况，以是否使用卫星遥感技术来区分企业不同服务,未使用卫星遥感技术多指的是利用传感器收集作物生长数据， 病虫害数据，空气数据等，通过实时分析， 可视化显示，达到实时监控功能，多用于 温室大棚或者集装箱等设施农业中。而传 感器损坏、测量的数据不准、精度不够仍 是行业内存在的问题。,数据主要有三种收集方式，由于专注于用无人机航拍收集数据的企业较少，且使用航拍收集数据在各个企业中占比不高，因此以是 否使用卫星遥感技术来区分企业不同的服务。使用卫星遥感技术通过卫星遥感获取气象、病虫害、农作 物生长等数据。由于中国土地分散严重， 小规模监测成本高，行业内企业多以规 模化种植(200亩以上)企业、合作社等 为首要服务对象。目前农业卫星遥感技 术最高精确度仅为几米，仍需要技术提 高监测精确度。,28,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,使用卫星遥感企业：借助农业大数据解决“看天吃饭”问题,29,我国应用在农业方面的空间卫星主要有风云气象卫星、北斗卫星和高分卫星，三者搭配地面监测站使用，能够获取实时以及高分辨 率的数据，利用深度学习等人工智能技术实现种植面积规划、确定地块位置、地块边界划分等，根据历史数据，包括历史地形、坡 度、土壤综合情况以及气候等，预估农作物产量和估算生长周期等。目前，多应用于大田种植。,风云气象卫星,北斗卫星,高分卫星,气象数据,导航数据,光谱数据,作物长势监 测,多源数据,气候预测,深度学习,产量预估,资料来源：佳格天地,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,未使用卫星遥感企业：传感器为主要数据收集方式,30,通过传感器收集土壤温湿度、空气温湿度、光照强度、以及降水量等数据，通过小基站将数据集成，运用无线网络传输将集成后的 数据传输到大基站中，后将数据存储到云上。通过对云上的数据进行分析以及模型构建等操作后，在终端实时显示，对作物生长进 行精准管理。,基站,云存储,控制终端,土壤温、湿 度传感器空气温、湿 度传感器光照度传感 器降雨量 风速、风向传感器,定量施肥精准灌溉气候预警病虫害监控,小基站：数据集成 监测范围：1-3km,大基站：数据传输监测范围：4500亩,数据采集,数据传输数据应用,资料来源：科百科技,数据平台服务：数据质量不高、收集周期长是当前行业内主要存在的问题,环境不同，数据多样中国是一个地大物博的国家，耕地,面积众多，分散严重，南北地区温,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.2 数据平台服务,数据混杂、质量不高农作物产量与作物生长数据、气象 数据、土壤数据以及病虫害数据关1 系密切，获取到的数据混杂，且目 前实时获取的数据质量不高。,数据获取难、收集周期长农业数据收集是一个长周期过程，不同作物生长周期不同，一年一季2 或者一年多季，获取农业大数据需 要多年的数据收集积累，短期内获 得大量的数据较困难。,3 差大，使得作物生长种类多样，作 物数据多样。,氮磷钾传感器缺失目前，已经能够收集到的有气候气象数据，土壤、空气温湿度、4 水分等数据，然而土壤有机物含 量、氮磷钾等营养成分难获取， 相应传感器缺失，技术不成熟。,31,2.3 无人机植保,32,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.3 无人机植保,无人机植保产业链构成,33,无人机植保能够解决农村劳动力短缺、劳动力成本高、农民效率低、农药使用严重等问题。无人机植保产业链包括三个部分：原 药研发、无人植保机制造以及飞防队进行植保服务。原药分为固态和液态两种药剂，目前多以液态药剂为主，植保无人机制造企 业或者飞防组织根据实际情况进行原药加工以及兑水稀释后，对农作物进行植保作业。植保平台将植保农户和植保飞防队连接起来，农户通过平台下单，平台为植保队分单后，植保队为农户进行植保作业，作业完成 后农户通过平台对植保飞防队进行评价。,固态药剂,液态药 剂,原药研发,飞手培训,植保无人机制造,硬件设 计,农村合作 社,植保飞防 队,植保平台,政府统防 统治,植保农户化学原料供应,软件开 发,无人机 租赁,无人机 售卖,原药加工注：图中虚线表示不以该方式为主,无人机植保产业三个关键因素：农药、无人机、植保队,34,使用无人机专用药剂，一般为雾状，通 过专用喷头将药液雾化成细小的颗粒状， 由于存在飘逸现象，可根据不同药液调 节雾滴粒径来减少农药飘逸现象。,无人机,无人机分为固定翼、单旋翼和多旋翼，目 前以多旋翼为主，飞行系统多为电动系统， 续航时间大约在20min左右，各家无人机 标准不一，操作没有规范性。,植保队一般由多名飞手联合组成，每年 农忙仅为3-9月份，需全国性流动，且 需携带多块电池。一分钟可喷洒1-2亩 地，经验对飞防作业至关重要。,农药,植保队,农药一般分为固态药剂和液态药剂，固态药剂由于颗粒大小不同，会出现堵塞喷头行为；而液态药剂喷洒过程中使用雾状形式，会 出现药液漂移问题，需要研发设计专用喷头。目前无人机植保领域大多数公司运用自家的无人机进行植保作业，而大部分的无人机植保公司没有太多的核心技术，经过各个零件简单组装后，为农户进行植保作业，作业效果不尽理想。植保队通常由多人组成（也可能是家庭式作业夫妻、兄弟），为当地农户进行植保作业，经验对于植保队员尤其重要。,图片来源：极飞科技,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.3 无人机植保,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.3 无人机植保,当前，无人机植保产业主要存在以大疆、极飞和农田管家为代表的三种不同的运营模式,35,研发+销售专注于植保无人机技术研发，通过研发+销 售的方式不断提高植保队作业效率，主要以 大疆创新为代表的企业。无人机系统主要分 为三个层次：最底层是飞控系统、中间层是 感知系统，最上层是任务规划系统，飞控系 统是无人机研发企业最关键的技术。,研发+销售+植保服务这个方式指的是一边进行无人机技术研发， 一边是植保服务，通过无人机研发+植保的 方式贯穿农业植保核心产业链，主要以极飞 科技为代表的企业。,第三方平台不专注于无人机技术研发，而以植保平台建 设为主，一边连接飞手，一边连接农户，为 飞手提供飞防订单，解决飞防队作业周期短、 跨省作业成本高等问题，主要是以农田管家 为代表的企业。,无人机,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.3 无人机植保,无人机植保产业的发展需要进一步提升无人机和植保队的作业效率,无人机植保行业存在很多的问题，通常航空喷洒的农药浓度比较高，需要兑水稀释，而农药中的溶剂密度小于水，当掺入水时，比 重小的药剂会发生漂移现象；同时，无人机续航时间在20分钟左右，一分钟作业1-2亩，作业面积将近40亩后，就要进行电池的更 换，续航时间短问题需要解决；另外，飞防植保队需要携带电池或者无人机零部件等设备进行全国各地作业，作业距离远、时间长， 这些问题都直接或者间接地影响了植保无人机行业的发展。认为，植保无人机行业的发展需要提升两个方面的效率：无人机作业效率和飞防植保队作业效率。,飞防植保队作业效率的提升,无人机作业效率的提升,36,无人机作业效率的提高关键在于各个 无人机厂家及其上游设备供应商的研 发创新，包括提高电池的续航时间、 设计性能更加优越的飞控系统等。但 行业混乱、亟须出台配套的国家标准 和行业标准,植保队作业一分钟大约可以喷洒1-2亩， 根据极飞的数据，经验丰富的植保队（10名队员、20架飞机）一年作业最 多面积为21万亩，以每亩10元计算， 一台无人机大约收入为11万元，除去 无人机成本以及电池等零部件损耗， 年收入大约为7-10万元，而经验差的 飞手可能会赚的更少或者不赚钱。,内容参考：大疆创新、麦飞科技,2.4 农机自动驾驶,37,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.4 农机自动驾驶,农机自动驾驶：通过卫星、传感器和摄像头等采集数据，实时控制，实现农机自动化沿直线作业,摄像头,角度传感器,导航卫星,车载计算机显示器,自动驾驶控制器,农机自动驾驶指的是利用导航卫星实现农机沿直线作业功能，主要利用角度传感器获取农机偏移数据、摄像头获取周围作物生长数 据以及导航卫星实时定位跟踪车辆信息数据，将三者获取的数据经过无线网络传输到控制端，对数据进行分析后，利用车载计算机 显示器实时显示作业情况以及作业进度等。,实时监测作业路径 是否有偏移，快速 响应，控制农机转 向,实时监测作业情 况，查看周围作业 环境，根据实际情 况实时规划决策,实时定位出农机的 位置以及显示其作 业状态，计算与规 划路径之间的偏差,38,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.4 农机自动驾驶,农机自动驾驶根本：农机车辆导航系统,1,39,2,3,4,卫星定位卫星定位是利用地理信息系统 与数字地图联合使用，来确定 机器自身位置和方向。目前， 应用最广的两项定位导航技术 为GPS和机器视觉。,农机作业监测实时监测农机车辆位置信息、 作业状态、运行参数、运行位 置，实现实时故障诊断和故障 预警。,路径规划路径规划分为全局路径规划和 局部路径规划，全局路径规划 是在地图已知的情况下，进行 最优的行驶轨迹规划，而局部 路径规划只需要由传感器实时 采集环境信息。决策控制主要作用是利用感知系统获取,的信息来进行分析判断，并对 下一步的行为进行决策，这是 农机自动驾驶的大脑。,农机车辆导航系统,车联网是实现农机自动驾驶技术的前提。车联网指的是通过卫星导航系统、无线通信、传感器等技术，对车辆进行数字化管理， 包括实时跟踪、监管车辆运行状况等，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管。农机自动驾驶的根本为农机车辆导航系统，通过车辆导航系统实现农机的作业监测、路径规划等操作。目前主要应用于拖拉机、收割机、小麦机和青贮机等农用机械上。,农机自动驾驶企业：以平台服务方式对车联网的农机进行实时控制、管理,40,定位服 务,故障管 理,统计分 析,风险控 制,越界管 理,地块管理,报警管理,运营管 理,信息管理,日志管理,设备管理,参数管理,农机自动驾驶的目的是为了提高作业效率以及作业质量。传统的农机企业需要一堆操纵杆，同时需要进行各种组合动作控制，才能 实现农机的作业任务。而当前阶段的自动驾驶技术指的是在作业过程中，根据机手的简单按钮操作，利用卫星导航系统，实现农机的自动化沿直线作业，解决了以往农机作业时完全依赖机手的经验以及熟练程度的问题。国内只有少数几家企业在做农机自动驾驶方向且核心部件多采用国外的设备，发展较缓慢，我国农机卫星导航系统仍处于追赶阶段。用户层制造商经销商服务商,业务应 用层,应用支 撑层,资料来源：博创联动,Part2. 智慧农业四大典型应用场景2.4 农机自动驾驶,2.5 精细化养殖,41,Part2. 智慧农业四大典型应用场景,精细化养殖：以新技术、新理念降低畜禽死亡率、提升产品质量与品质,当前，养殖行业存在很多问题，抗生素使用过多、畜禽产品药物残留严重，产品质量较差；畜禽每天的排泄物造成当地的环境污染 问题；同时，畜禽产品死亡率过高，成本大大提升。大型上市养殖企业主要是利用环境控制系统、饲料饲喂系统以及信息化管理系 统等进行规模化养殖，而精细化养殖指代的是利用新的技术、新的理念改变养殖行业普遍存在的问题：抗生素使用过多以及养殖死 亡率较高等。养殖行业主要分为四个核心环节：育种、繁育、饲养和疾病防疫。精细化养殖利用新技术（物联网、人工智能等）、新理念降低畜 禽死亡率、提升产品质量，主要应用在繁育、饲养以及疾病防疫等三个阶段。,传统养殖模式,精细化养殖,经验管理通常靠养殖户的 经验来预估发情 期、繁育管理等,人工饲喂传统养殖户需要 定时饲喂， 劳动 力繁重,药物防病通过在饲料中加 入抗生素以及通 过打针、吃兽药 等方式治疗疾病,环境污染一般以人工清粪、 打扫养殖舍， 多 出现处理不及时 等问题， 对环境 造成污染,精准饲喂根据自动化喂养 装置，按需喂养， 达到营养均衡的 作用,健康防病通过传感器监测 猪舍内温湿度， 控制光照强度， 实现好环境替代 药物的作用,