什么是农业4.0？

“农业4.0”是以“土壤改良”、“零农残”等技术为基础，以CPS、NFC等互联网应用系统为技术手段，综合相关销售平台、物流平台、p2p金融平台，从实践出发开展农业的第四次时代变革。

农业4.0的特点：

• 注重绿色环保

农业4.0时代的种植作业，更多的借助智能设备，结合适合植物所需的光、温度、水、气、养等生长要素，采用零农残、非化学的有机营养液，以水培、汽培为主要种植形式，使植物能更加快速、健康、绿色的生长，以达到食用和观赏的目的。

• 注重场景应用

农业4.0时代的种植场所，将更加多样化、碎片化、自由化。借助更为成熟循环滴灌、嵌入式种植、物联智控等技术，植物将摆脱土壤的束缚，进入到千家万户。室内、阳台、屋顶、墙面、空中等人类能生存的环境，都将实现植物的正常种植，真正实现所见即所得。

• 宜时宜地宜人

农业4.0时代的种植时节，更自由、更随时、更随心。智能控制和植入技术将让植物不再受限于季节、气候、地域的生长环境，也让作业人群不再受限于专业的种植知识及经验等基础条件。玩与欣赏，将成为种植的体验感觉;美好与健康，将回到农业的服务初衷。

农业4.0是一种利用传感器、智能工具、物联网、近距离数据采集等技术进行农场管理

农业物联网，即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照度传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件。

农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络， 通过各种传感器采集信息， 以帮助农民及时发现问题， 并且准确地确定发生问题的位置， 这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

传感器收集的数据使农民能够讯速、动态地做出反应，最大限度地提高作物产量。

全球人口增长、气候变化和粮食短缺等均是世界上最具挑战性的问题。联合国粮食及农业组织(FAO)表示，到2050年，作物产量提高约50%，才能养活全世界的人口。

随着人口的增长，可耕地的面积也在迅速减少。为了增加可用耕地的农业产出，一种可行的方案是投资技术。

农业革命的各个阶段都围绕着可持续性、粮食生产、能源和农业技术发展等主题。

传感器和数字技术可以让农民更好地获悉农田和农作物的状况。妥善利用这些收集的数据可大幅提高作物产量和效率。着重于各种农业工具和传感器技术之间的交互，可使农业实践获得显著进展。

农业传感器可用于监测农作物的健康状况、杂草、微生物和害虫，产量估算和预测，相当于在空中、土壤中以可穿戴设备的形式给作物部署“五官”（物联网传感器），建立传感网络。本文着重介绍了在智慧农业和环境监测系统中使用的一些传感器系统。

多年来，农业一直被科技领域忽视，并没有什么现代技术的加持。如今，随着不同技术的发展成熟，科技的浪潮正吹向农业领域。随着互联互通的普及，农业领域拥有了GPS精确制导的拖拉机、基于传感器的灌溉系统、空中害虫监测、智能牲畜监测以及与大数据相连的农民。我们正在见证农业领域进行着不断的技术革新，以适应不断变化的数字化世界。

农业4.0是一种利用传感器、智能工具、物联网、近距离数据采集等技术进行农场管理和精细农业的新方法。它是关于连接性、智慧的数字农业，是综合内部和外部农场的运营网络。

据说，农业4.0于2010年代初左右启动，其技术包括低成本和优化的传感器、执行器、微处理器、纳米技术、高带宽蜂窝通信、云计算和人工智能(AI)。

农业物联网，即通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中的物联网。可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光照度传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件。

农业物联网一般应用是将大量的传感器节点构成监控网络， 通过各种传感器采集信息， 以帮助农民及时发现问题， 并且准确地确定发生问题的位置， 这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

智慧农业

智慧农业就是将物联网技术运用到传统农业中去，运用传感器和软件通过移动平台或者电脑平台对农业生产进行控制，使传统农业更具有“智慧”。“智慧农业”充分应用现代信息技术成果，集成应用计算机与网络技术、物联网技术、音视频技术、3S技术、无线通信技术及专家智慧与知识，实现农业可视化远程诊断、远程控制、灾变预警等智能管理。

智慧农业是物联网技术在现代农业领域的应用，智慧农业不仅仅为农民提供了更为便利的农田耕作模式，更有效地提高了农作物的产品质量，建立起一个高效高质的农业模式。智慧农业主要有自动控制功能、自动报警功能、实时图像与视频监控功能。除了精准感知、控制与决策管理外，从广泛意义上讲，智慧农业还包括农业电子商务、食品溯源防伪、农业休闲旅游、农业信息服务等方面的内容。

认知传感技术

利用传感技术认知系统可以优化精细农业。该系统可以使用机器学习来测试各种新参数并揭示各种参数之间的关联。

一个先进的传感器技术认知系统，应实时提供温度、湿度、光照、土壤pH值、降水、灌溉时间等状况的反馈。这个系统可以确定影响作物生长的关键要素。拥有基于云计算服务的认知系统可以实时从世界各地的案例中学习，从而为每个季节应如何照料作物提供更好的解决方案和建议，以获得更好的收益。

智能喷洒技术

为了消灭杂草和影响作物生长的不受欢迎的植物，除草剂是农作物及农田必不可少的，然而除草剂在很大程度上会对农作物及环境造成一定的影响。在智慧农业中，智能喷洒技术可利用摄像头传感器来区分杂草和作物。这种方法只针对杂草喷洒除草剂，从而保护农作物和环境。

植物特异性除草剂的应用需要传感器系统对植物进行识别和分化。然而，在杂草发育的早期阶段，要识别出小杂草并不容易。现代技术，可编程真彩传感器可用于杂草和作物的实时识别和鉴定。这可以通过收集基于植物反射特性、自然和人工背景的数据来实现。根据这些数据，利用数学算法和决策模型来识别作物和杂草。

农业物联网

农业物联网是一个新技术领域，在改善全球粮食生产力方面具有巨大潜力。物联网传感器可以部署在地面或水中，以收集相关目标的数据，如土壤湿度和作物健康状况。收集到的数据通过无线方式存储在服务器或云系统中，农民可以通过平板电脑和手机上的互联网轻松访问这些数据。

物联网的应用包括农用车辆跟踪和牲畜监测，以及在耕地、农产品供应链、温室监测和其他农场运营方面的应用。农民可以通过像Nano Ganesh（一种移动的水泵遥控）这样的连接选项远程控制农场的活动。

各种各样的传感器被部署在一个农场，并向在线仪表板报告。农民不需要实地巡查农场，就可以根据实时情况做出快速而明智的决定，从而节省时间和成本。

农业物联网解决方案的应用案例正在不断增加。不少企业正在农业物联网应用领域寻找新的商机。他们正在开发融合传感器和通信系统的集成系统。物联网传感器和云计算将大大提高数据流的质量，进而帮助农民做出更好的决策。

数字畜牧业

随着人口的增长，牛奶和肉类的需求量也在增加。数字和传感器技术在牲畜管理方面也得到了相应的应用。精细畜牧业利用先进技术，如微流体、声音分析仪、图像检测技术、汗液和唾液传感、血清学诊断等，优化每只动物的产出。

更明智的生产、适当的营养以及增加动物福利会减少畜牧业对资源的影响。有些公司致力于牲畜的福利，而其他公司则致力于动物的健康管理。

鸡的虚拟现实系统

有了这样的技术，像鸡这样的牲畜会被尽可能人道地对待。计算机接口和虚拟环境相结合，以满足每种动物的需要和愿望。围栏旨在提供一个舒适和健康的家。该系统为牲畜提供了在虚拟世界中自由活动的权力，为它们提供了比在现实世界中更好的待遇。每个围场都装有独立过滤的空气囊，以防止传染病和寄生虫在整个设施内传播。

生物传感器正被用于动物健康管理。追踪项圈和电子马鞍等新型可穿戴技术正被用于动物、宠物和牲畜的健康成长。在基于IOT的运动传感器和麦克风的帮助下，农场主可以通过智能手机检查牲畜的健康状况和位置。

农业无人机

带有热传感器、照相机、激光雷达和多光谱等技术的无人机给农业带来了显著的效益。带有传感器的农业无人机可以让农民从空中的视角看到他们的田地，从无人机上收集的信息和数据可以发现诸如灌溉、土壤变化、害虫和真菌感染等问题。有时很难用肉眼来区分健康植物和不健康的植物。多光谱图像可以用作区分健康和不健康的植物，并使农民能够及时采取行动。

结语

通过互联网和物联网传感器，譬如使用带有摄像头传感器的无人机从空中扫描农田，农民便可以实时的对农田进行监测，从而获得与土壤和作物实时感知相关的各种信息，且不受时间和地域的限制。另外，具有现代传感器技术的AI可根据现场和环境的变化来调整管理策略。

前瞻产业研究院指出，21世纪是农业4.0的时代，农业生产将更多的应用智能互联、物联网、大数据、电子商务等互联网技术，有效摆脱自然灾害的因素，不在束缚于土壤种植的约束，使农业作业更加生态化、智能化、都市化、自由化。人类可以更低的成本、更优化的资源结构、更好的流通环节，从大自然中获取健康的、干净的、可持续的食物及美好的事物。