数字经济时代的澳大利亚智能农场
程宇航
引子：“骑在羊背的国家”
在地球的东半球，有一个土地面积很大的国家与我们北半球的季节正好相反：我们春、他们秋，我们夏、他们冬，反之亦然。这个国家就是澳大利亚。澳大利亚（Australia），地处南半球，意即“南方大陆”。这是因为欧洲人在17世纪初叶“发现”这块大陆时，误以为这是一块直通南极的陆地，故取名“澳大利亚”。
澳大利亚幅员辽阔，国土面积达到761.793万平方公里（居世界第六）；人口2386万（2014年估计，居世界第52名），是南半球经济最发达的国家，全球第12大经济体。澳大利亚是多种矿产出口量居全球第一的国家，被称作“坐在矿车上的国家”。澳大利亚农业虽仅占其GDP总量的3%，加上食品、纤维加工和农业服务产业，也只占GDP总量的12%，但它却是全球第四大农产品出口国。澳大利亚还是世界上放养绵羊数量和出口羊毛最多的国家，故又被称作“骑在羊背的国家”。现在这个“骑在羊背上的国家”正在插上网络的“翅膀”。
一、数字服务催生农业变革
随着宽带网络的发展和数字经济时代的到来，澳大利亚农业迎来了新的发展机遇。澳大利亚积极推进国家宽带网络基础设施建设，为农业提供稳定的宽带卫星接入和地面无线服务。计算机和感应技术已在澳大利亚农场充分应用。澳大利亚数字宽带网络的发展，大力提升了澳大利亚农业生产力。
数字经济对澳大利亚的农业将产生巨大影响。随时间的推进，农业受数字经济的影响将逐渐显现。数字经济的发展不可能从根本上改变农业的生产方式，但却能对农作物生产、食品加工、物流和零售等施加影响。
二、开展“智能农场”试点
Kirby智能农场是澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）和英格兰大学在新南威尔士州北部城市阿米代尔建立的智能农场试点，旨在研究宽带和相关数字服务对农业部门的影响。这个创意最初是由澳大利亚宽带创新中心（ACBI）提出的，其概念来自于通过数字服务使农业从业者更有效利用资源，实现对农场各项指标（包括土壤湿度、库存变化、农场安全）实施远程监控的想法。
Kirby是一座占地面积2800公顷的商业农场，主要出产美利奴羊毛和肉用牛，还包括一些谷物和其他家畜。Kirby农场的草场特征是牧草参杂着部分当地野生草种共同生长，野生草种有苜蓿、变种黑麦草和部分牛尾草等。这一类型的农场对草场的依赖性很大，因为大部分家畜的主要食物来源是草场的牧草。
Kirby农场是第一个享受澳大利亚国家宽带网络提供地面无线宽带服务的农场，通过国家宽带网络，CSIRO和新英格兰大学建立了一个柔性平台，以支撑与智能农业相关的应用和服务。
Kirby农场项目开发了一个智能农场信息平台。该平台将不同的数据源收集，并放到一个操作简便和实用的界面下。涉及的数据包括：农场传感器获取的土壤和家畜信息，以及农场外获取的气象和水信息。信息平台运用了不同的技术，使数据通过网页浏览器显示，用户可以看到农场的航拍地图，并可以获得每个传感器实时收集的信息。
信息平台的操作非常简单方便，用户通过平台操控可以获取一切关于农场的实时信息，包括土壤状况到牲畜情况。信息平台还可以添加其他相关工具，如自动短信预警工具，通过该工具对农场家畜和作物的任何可能发生的意外情况进行提醒。
智能农场信息平台还对来自气象、风力、太阳照射和湿度等方面的传感数据进行收集，形成整个农场的综合天气指数（CCI）和热负荷指标（HLI），方便农场工作人员了解农场的情况并对超出既定范围的指标设置预警。
信息平台还是一个决策支撑系统（DSS），它能起到帮助农场工作人员对农场管理做出决策的作用。近期对农业决策支撑应用的研究表明，该系统对农场工作人员做出正确的判断是有很大帮助的。
Kirby智能农场具有如下特点：
1.建立空间化的对农场地形和特征描述的基础数据集。Kirby智能农场为农业从业者建立一个基于精密农业技术和服务的综合性的、空间化的规划和管理数据集，数据信息来源于以GPS为基础的农场物品图（如栅栏、引水点和其他农场基础设施），可以进行卫星定位的电磁感应（EMI）土壤分析、数据海拔地图（DEM）、运动光学传感器（AOS）、牧草生物量调查、卫星图像，以及通过X射线荧光（XRF）分析土壤的化学成分等。空间化土壤监控技术可以为农业生产者带来切实的好处，比如：棉花种植者通过运用这一技术，可以实现根据农场中不同的土壤和植被情况制定灌溉计划，提高每公升水的灌溉效率，从而实现棉花产量翻倍。
2.通过传感器对土壤湿度和环境因素进行实时监控。Kirby智能农场通过本地传感器对土壤温湿度、导电性和空气温度进行监控，每5分钟形成一幅实时地图。农场在相同土壤情况的地方分散安装了100个土壤传感器，用于测量土壤的湿度、温度、电导率（与盐度有关）。同时，还设有两座气象站，测量空气温度、湿度、气压、风速、风向、雨和冰雹以及太阳辐射的情况。这些传感器为农场工作人员提供了非常重要的信息，帮助他们决定何时播种作物和牧草，何时施肥和灌溉，何时移动家畜以及往哪里移动。通过对这些信息的运用，可以帮助工作人员明确施肥和灌溉的情况，使农场实现作物和牧草增收，并最终增加家畜的存栏率。
3.对商业家畜活动开展追踪。Kirby智能农场项目还对本地无线家畜追踪系统进行了研究，以改进对家畜的管理方式。项目使用澳大利亚一家从事技术研发企业研发的商业家畜追踪传感系统。传感器是一种低功率目标，佩戴在家畜耳朵上，可以对家畜在方圆7公里内的行动进行追踪，追踪精确度可以达到半径15米的范围内。Taggle研发的传感系统还能为农场工作人员提供家畜的实时位置，并通过移动智能终端或电脑网页形成地图界面。Kirby智能农场运用CSIRO研发的融合了加速传感和GPS功能的家畜追踪技术设备，对家畜的活动和习性提供更为详细的信息。一旦家畜活动范围超出特定区域（如移动到牧场其他区域或者甚至已经被盗的可能性），则可以通过系统发送短信警告。此外，针对家畜的放牧习惯、受到其他动物攻击和产犊的征兆等，项目也在进行更为深入的研究，希望能够做到针对性地提出预警。
在不远的将来，类似Kirby智能农场和昆士兰州的数字农庄项目的先进技术将越来越多的得到运用，为牧场生产能力分析及牧场区域产量差别性等方面的研究提供更多帮助，以便优化投料和引水点设置。同时，还能将家畜追踪和活动信息与澳大利亚国家畜产品认证计划（NLIS）联网，对全国范围的畜群管理和繁育提供指导。
三、宽带网络对农业发展的影响
1.建立云计算服务平台为农业服务
通过建立本地无线网络连接，固定和移动传感器得以将数据传送至云端计算和分析服务平台。其中，土壤传感器借助无线网络向农场中央信号收集点发回信号。通过该信号收集点，可以将数据通过国家宽带网络或移动数据连接上传至云计算服务平台。
CSIRO的项目所使用的数字服务涉及农业和食品产业，包括：
（1）家畜追踪传感器运用Taggle公司建立的本地无线网络，家畜标签收集到的信息将单向通过无线网络传回中央云服务平台。该无线网络系统的运作需要一系列的信号传送器，家畜的位置由从家畜标签发回的三角测量数据决定。Kirby农场的网络与阿米代尔地区的公共通信网络相连。
（2）使传感数据和相关数字服务融合，形成垂直供应链，对加工、配送和市场销售环节进行改革，提高效率。
（3）通过增加农业对数字服务的关注，优化供应链。
（4）通过增加对农业传感数据的应用，实现对突发事件的早期探测和监控，采取相应的生物安全和食品安全措施。
（5）客户对于食品来源的追溯需求日益增长，数字服务将为食品增加附加价值并为客户提供更多选择。
（6）生物量的测量技术和工具的发展，以及对碳排放的测量和计算，对于农场运作和新型碳市场的发展均有帮助。
（7）发掘农村社区对其他社会服务的需求，包括教育、健康等服务。
2.信息技术将大大促进现代农业发展
澳大利亚积极推进国家宽带网络基础设施建设，将从根本上改变此前较为落后的状况，并将为农业从业者提供更稳定的宽带卫星接入和地面无线服务（包括部分光纤服务）。互联网已经成为大部分澳大利亚农业从业者的基本工具，他们通过互联网接收各方面的即时信息，包括天气、市场价格，以及各种产品、设备和技术的相关咨询信息；还通过互联网进行各种社交沟通，获取来自政府商务、教育和健康部门的相关信息。
全球卫星定位系统（GPS）的应用，使种植业得以通过卫星图片增加对土壤信息的了解，以掌握较大范围内的植被情况。地面传感系统则为农业从业者提供更多的关于本地土壤、植被和水环境情况的信息。该系统成为预测和制订计划的工具，对肥料、作物和家畜生长情况、水利灌溉等都能做出规划，还能对当地情况进行实时监控。
（1）传感技术将搭建起低成本和无所不在的物联网，草场植被、土壤湿度、家畜活动和农场设备都可以通过物联网实施监控。
（2）空间化特征的移动传感技术将为农场地形描述和生物量变化的测量提供技术支撑。
（3）本地无线系统将为物联网提供稳定的宽带网络基础。
（4）移动智能终端设备和应用使用户获取信息的过程更加快捷，内容也更准确。
（5）云计算技术简化了信息分享的过程。
（6）通过个人终端建立的视频会议系统降低了成本。
3.通过数字经济实现产业转型
对新技术的采用，使得澳大利亚各经济部门都能够看到数字经济的身影，数字经济成为“通过互联网、移动通信和传感技术搭建的全球经济和社交活动的网络平台”，并将促进澳大利亚各产业的转型。
研究表明，数字经济对澳大利亚国家经济和产业生产力提高做出了重要贡献。德勤（Deloitte）的一份调查报告显示：数字经济对澳大利亚商业和政府部门的贡献将达到270亿美元；另一份来自IBISWorld（行业市场研究公司）的报告则显示，数字经济将使澳大利亚实现1.7%的长期生产率增长。
农业迈入数字时代的动力包括融入垂直供应链的需要、农业企业由生产向服务的转变、消费者对食品信息的需求、低成本的云服务等。
农业企业将由生产型企业向服务型企业转变。很多大型的农业制造企业都面临着物质商品利润降低的问题，通过数字技术的运用，将逐渐由提供商品向提供服务转移。比如，大型的肥料制造企业目前除了供应肥料外，还提供相关的咨询服务。而农机设备制造企业除了提供农业机械外，也为满足其客户精细农业的要求提供咨询服务。
结语：由于澳大利亚政府的努力，澳大利亚广大农村地区通过诸如3G、4G（LTE）移动通信服务以及NBN所提供的固定宽带数字服务，越来越多地接入各种各样的电信系统，促进澳大利亚农业向着数字化农业发展，在智能化农场建设方面取得了较好的成绩。但是，在网络覆盖方面仍然存在较大差距。尽管澳大利亚的移动电话网络覆盖了近99%的人口，但是其土地覆盖率则远远低于这一水平。此外，NBN目前仅面向家庭和办公室提供网络连接，对于农场这样需要网络服务的非住宅场所则无法提供固定宽带服务。
宽带网络的发展为澳大利亚农业部门实现生产力增长和市场开拓提供了新机遇。虽然云计算和通信技术已开始在农业部门应用，但其重要性并未被全部发掘，潜力也并未得到充分发挥。
在澳大利亚，相较其他行业而言，农业从业者对新一代通信服务技术的利用还相对落后，这体现在大部分澳大利亚农场虽然已连接固定网络，但手机覆盖率仅为85%，远落后于澳大利亚其他行业。虽然大型农业企业的互联网普及率较高（约90%），但小型农业企业的互联网普及率仍然偏低（约70%）。这是下一步需要着力解决的问题。可见，澳大利亚的数字化农业发展前景光明，但仍有很长的路要走。
责任编辑：程文燕
