物联网将如何改变农业和水资源利用?

物联网将如何改变农业和水资源利用?

物联网将极大促使我们在对食物的种植,加工,分布,存储和消耗方式等方面的创新。植物和动物将会发出一种“声音”,但这不是人类所发出的声音,而是一种基于数据的声音。

在不久的将来,物联网将极大促使我们在对食物的种植,加工,分布,存储和消耗方式等方面的创新。植物和动物将会发出一种“声音”。但这不是人类所发出的声音,而是一种基于数据的声音。这种声音能够告诉人们、电脑和机器,在什么时间需要做什么事情,比如什么时候植物渴了,什么时候需要光照了,需要打药了,或需要人的关注了。

垂直农业

以垂直农业为例。此类运营使得室内种植成为可能,在这里,植物快速和健康成长所需的所有元素都可以被监视和控制。并且,由于所用设施是垂直放置的,所以种植区可以堆叠起来。这大大减少了农业所需的种植面积,这也使得垂直农场可以建立在城市内部或者城市附近,从而减少了运输和分发食物所需的时间。

从物联网的角度来看,垂直农场的内部和外部是相互连接的。在内部,土壤里或连接到单个植物的小型传感器可以告诉控制系统,如果植物想要成长为最健康和最高产的作物所需的光、水分和营养分别是多少。同时,传感器也会告诉垂直农场的农民,什么时间恰好是作物收割的峰值(收割最佳时间),这样就能够确保当食物被送达最终目的地的时候,它仍然是新鲜的。

在外部,垂直农场将被连接到其他网络和信息系统中,包括跟踪当地需求的数据库。例如,当地的餐馆需要补充新鲜食品供应的时候,他们就可以输入需求信息。然后,农场的农民可以访问这些信息,这样他们就能够知道不同作物应该种植的数量。垂直农场也可以连接到电网上,并使用它们的窗户作为太阳能电池板来供应系统,创建一个介于食品供应、电网和消费者之间的紧密的反馈回路。这种类型的物联网系统,对于上一代人而言,是无法想象的。

如今,垂直农场正处于合理实验阶段。虽然它还没有盈利,但是有数据显示,它将会带来一个光明的未来,尤其是在现在世界人口的持续增长和耕地面积持续减少的状况下。比如,芝加哥的绿色意识农场,如今仅需要传统农场15%的能量,1/10的水分,并且不使用杀虫剂或除草剂,就可以在获得传统农场26倍的产量。并且,降低能源使用一个附带的好处是降低二氧化碳排放量,平均每月少排放2吨,同时还可以每天多排出46磅的氧气。

在其他国家,垂直农场也正如雨后春笋般拔地而起。在日本宫城县有一个垂直农场,由Mirai和GE公司合作创建,该农场完全依赖于LED照明,这会比普通荧光灯照明节省40%的电力。该农场每天能够产出10,000个生菜,年销售额为2,939,736美元(约3亿日元)。

当我们思考“垂直”的时候,大多数人会想象地面以上的东西。但是垂直农场也可以在地下。在英国,一家名为Growing Underground的公司,在繁忙的伦敦南部街头115英尺下,建立了一个地下城市农场,使用水培方法种植农作物,并且不使用杀虫剂。该农场的大小有1805平方英尺,并且属于无碳排放。

智能生产—见多识广的消费者

《国家地理杂志》最近发表了一篇题为“1/3的食物被丢失或浪费”的文章,文中提到总共有35亿英亩的土地——一个明显大于加拿大的面积,被开垦出来进行没有人会吃的粮食种植,牲畜饲养和奶制品的生产。食物埋在无空气的条件下转储生成甲烷——一种比二氧化碳还严重的温室气体,这进一步污染了环境。如果我们将全球食物浪费比喻成一个国家,那么在全球范围内,它是仅次于中国和美国的第三大温室气体发生器。

物联网可以帮助减少这种浪费的方法之一是进行消费。根据农业部的数据,每年美国的超市会有大约10%的水果和蔬菜腐烂损失掉。

在2012年,麻省理工学院的研究人员发布了一项新的传感器,它是由碾轧过的碳纳米管片和探测微量乙烯气体——一种可以催熟作物的气体——的铜原子组成的。在该产品上市之初,它的价格是25美分一个。该传感器使用了摩尔定律,并且很快就会变得足够便宜,以便于人们经济地将其放在每颗水果和蔬菜作物上。

通过检测的气体产生,分析数据,和设置报警阈值,该传感器能让部门经理人参与了解商店的库存的实时保质期。然后,经理人就可以决定降低生产的价格,以便于快速销售完该产品。消费者也会知道他们刚买的水果和蔬菜还可以存放多久。如果我们能够知道什么时候商品会坏掉,那么我们就更可能会选择消耗它而不是扔掉它。有了物联网,所有人就会共赢,包括我们的星球。

尽管传感器的价格尚未达到一种可以应用于每一个水果和蔬菜的点,但是人们已经在大范围内使用类似的技术了,用来检测温室内的乙烯气体,这样特殊的洗涤器就可以消除该气体。这样做能够延长生产的周期,并减少浪费。鉴于这些进步和摩尔定律降低成本和尺寸的能力,拥有一个新鲜度传感器的苹果手机何时到来,也只不过是一个时间问题而已。

水,水,然后是遍及任何角落

尽管水的使用权是一个极其复杂的问题,但是物联网通过更多关注人类对水的使用——全球大约70%的水用于农业,工业用水大约23%,市政绿化用水约8%,也可以成为解决水资源短缺——世界各个角落所意识到的问题——的方法的一部分。作为一个房主,我每月都会收到一份账单,上面列有我所使用的水的加仑数量。虽然这给了我一些有用的数据,但是它并没有给我足够的信息或见解,让我能够做出关于水的使用更加明智的决定。其实,我只是没有适当的工具,来基于实时或自动化基础,精确控制用水量。

如果能够使用类似于前面提到的用于垂直农场的那种传感器,那么我的庭院就能够告诉我什么时候它已经有了足够的水,以及哪些部分还需要浇更多的水。通过结合远程控制喷水灭火系统,该数据可以通过一个手机应用程序获得进一步分析,并生动呈现出来,告知我的行为所产生的影响。比如,“通过在你的花园里减少用水量,你减少了本月用水量目标值的8%。如果你能继续保持,那么相比上个月,你可以节约100美金的水费。”

现在,我可以使用这些信息做出更好的决策,并激励我自己实现特定的目标。但是,一两滴水真的会带来什么不同吗?你试着这样思考一下,如果在美国只有1%的家庭每分钟节约1滴水,那么一年就可以节约34,715,984加仑的水。这些水足以灌溉100英亩的玉米。想象一下,如果我们每个人包括农场和公司都可以做到这样,那么我们将会节约多少水呢。如果大家集体这样做了,我们不仅可以对水的用量产生巨大的影响,同时还可以享受我们所养成的新的生活方式。

最近,美国环境保护署(EPA)要求洛杉矶盖上它的储水池,以防止水的蒸发。一个解决方案是造一个巨大的储水池的盖子,然而,该城市估计这样做的成本约3亿美元。然后,有人想出了一个巧妙的办法。为什么不放置一些塑料球漂浮在水池上方,来防止水的蒸发呢?经过较小规模的试验之后,政府与当地公司合作,生产了数以百万计的“遮荫球”,总共耗资3500万美元(比替代方法节约了近90%的费用)。现在,这些化学处理的黑色塑料球已经覆盖了洛杉矶的供水站,每年节约近3亿加仑的饮用水的蒸发。

现在,想象一下如果每个球都被连接起来会怎么样呢。

在每个球上的太阳能或运动驱动传感器通过网状网络连接,可以收集水质数据,并在海藻、污染物、酸度和盐度达到一定水平的时候,对当地官员发出警报。球还可以监视水位,以便更准确的确定有限资源的使用和补充速度。实时信息可以帮助水务运营商做出更明智的决定,并消除浪费。从安全的角度来看,运动传感器还可以探测到什么时候有人进入了水中,并且是处于偶然或更邪恶的原因,如污染水源等,以便采取快速行动。

回到现在

由于食物和水是如此庞大且重要的产业,所以有很多公司,从最大的科技公司到初创企业,都致力于这些领域的物联网解决方案,也就不足为奇了。例如,英特尔公司正通过推出一些解决水和粮食的安全和可持续性问题的项目,试图成为食品和农业行业的领导者。该公司正在与澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)合作,构建一种可以放置在蜜蜂身上的微型传感器,来帮助人们了解为什么在世界各地它们会大量死亡。蜜蜂,当然是非常重要的,因为他们的授粉行为产生了人类大约33%的食物来源。

初创企业也开始行动了。比如Rachio公司将一些智能化加入到人们庭院中对水的使用上。这个公司的解决方案,是通过一个移动应用程序,来调整土壤、植被、坡度,日晒和喷嘴类型,给客户提供他们的花园景观的可见性和控制。未来的产品还将帮助人们对家中用水进行管理。Lumense是一个化学和生物传感器平台,它可以通过监测液体和气体,提供实时分析和自动维护。该公司的关注点是使我们的食物、水和空气供应变得更安全、更好。

随着物联网技术和解决方案的扩散,企业联合及标准机构如今比比皆是。物联网联盟、AllJoyn、开放互连、线程组、开放手机联盟和Eclipse物联网等等都在快速发展。

物联网需要一种新的思维方式

我们处于地球上人类历史上一个令人难以置信的时间阶段。人类从来没有面临如此大的挑战。但是,也从未出现过如此强大的科技。有了物联网,我们可以将任何东西连接起来。并且,如果我们想要应用物联网来解决我们如今和未来可能面临的挑战,这种连接还将要求我们用新的方式进行思考。我们不再是将一个塑料球看成一个单一的圆形球体,取而代之的,我们可以从物联网的角度来看待它,我们可以发问“如果我们将这一个球和其他上百万个球连接起来,那么会发生什么呢?”。通过训练自己用这样的方式进行思考,我们可以应用物联网更好的管理我们的星球,包括我们赖以生存的宝贵的资源,比如食物和水。

本文由未来学人独家翻译自Venture Beat,点此查看原文链接。如若转载请注明原文出处及本文链接。

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