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欧姆龙:工业自动化巨头布局农业,助力中国农业栽培管理变革
时间:2022-09-16 14:23:08
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农业领域正在迎来越来越多的跨界巨头,他们将在工业自动化、生物医药等领域的经验迁移到农业中,既扩展了其核心技术的应用场景,又将农业和其他产业联动,引领农业加快现代化。欧姆龙便是众多跨界者中备受关注的一员。


近期,在2022年中国(南京)数字乡村博览会暨第六届中国(南京)国际智慧农业博览会上,35斗作为大会的支持单位,全程参与了本次博览会。会上,35斗采访了欧姆龙集团智慧农业事业解决方案开发部负责人——谷口正宏,他为我们讲述了欧姆龙的“传感与控制+思考”理念及其应用。


“传感与控制+思考”理念为核心,构建栽培管理解决方案


欧姆龙集团创立于1933年,是全球知名的自动化控制及电子设备制造厂商,掌握着世界领先的传感与控制核心技术。通过不断创造新的社会需求,欧姆龙集团已在全球拥有超过29,000名员工,营业额达 7,629 亿日元。业务涉及工业自动化、健康医疗、社会系统解决方案、器件与模块解决方案等广泛领域。 

2017年,欧姆龙在江苏无锡设立欧姆龙智能农业产业园,以不断升级的Sensing(传感)——Think(思考)——Control(控制)为核心进军智慧农业领域,并致力于通过开展农业工业化,实现科学的、工程学的、高效的农业,通过欧姆龙研发的设备和技术,与农业生产者一起将安心安全的农作物切实送到消费者手中。

图:欧姆龙栽培管理解决方案


整套解决方案可以概括为,在农场的传感器,收集作物的栽培环境和生长状态的数据;接下来在云平台上分析收集到的数据;然后根据分析的结果,进行栽培环境的自动控制,提供支持农事判断的信息。

图:露天环境监测系统(应用于水稻种植中)


传感(Sensing)环节,由于农业作业现场条件非常复杂多变,会出现安装的传感器损坏、无法稳定收集正确数据的问题,欧姆龙凭借在工厂自动化领域多年积累的技术,提供高耐久性和可靠性的农用传感器系统。此外,面向露天的栽培环境监测系统,使用太阳能发电和无线通信,可以在任何地方都轻松安装。 

思考(Think)环节,全面分析环境、操作、生长、虫害和疾病数据,分析产量和质量波动的原因。另一方面,可以分析影响它们的环境数据、作业数据等原因的相关性。根据这样的分析,可以明确品质和产量变化的原因,实现农业生产的改善。 

如何活用数据分析结果,并运用到实际的农业生产控制(Control)中去?一是栽培环境的控制。传统的栽培环境控制系统只有具备专业知识的人才能使用,欧姆龙的系统会分析适合作物生长阶段的最佳温度、湿度等。并且,它会协调控制温室内的各种装置,不需要分别进行各种复杂的设定。一天之内,一个有经验的农民只能检查几次,而通过全自动环境控制系统,可以达到10分钟一次的频率并使得温室的环境总是保持作物的最佳生长环境。 

二是农事作业的控制,目前只针对部分作物。AI根据分析的数据向工作人员建议浇水、施肥、摘果、除叶等农作业,在什么时候实施、实施多少。目前,AI的指示已经可以提供与熟练者水平相当的判断和建议了。


图:欧姆龙正在研发中的生物传感器

此外,谷口正宏介绍了欧姆龙正在开发中的最新技术——生物传感器,类似人的血压计和血糖仪,将生物表现实时转换成数据。植物生长过程中,径流速度、激素、葡萄糖等小分子和pH值会发生动态变化,生物传感器就用于监测这些变化因素的实时动态,从而分辨植株是否健康。通过这样的实时传感,也可实现在必要的时间点,做出必要的农事作业判断。例如,农药再也无须事先大量地喷洒,而是在需要的时候只喷洒所需的量。 

其实,国内外有多个团队在植物传感器研究方面取得了进展或突破,欧姆龙或将成为该技术商业化的重要推动力。 

这套解决方案的成效如何?据欧姆龙调研,长江三角洲地区小番茄的糖度通常在5-6左右,使用欧姆龙的解决方案后,糖度上升到了7-9,糖酸比也达到了11-15的理想数值。这样的小番茄价格可以达到普通番茄的6倍以上。

解决具体的社会课题,欧姆龙如何回应智慧农业面临的挑战?


在用IT技术管理农业方面,日本在技术上已经很成熟了,考虑到市场前景,欧姆龙在2017年开始布局中国市场,在江苏无锡设立欧姆龙智能农业产业园,开始了长达5年的数据积累。谷口正宏认为,数据积累需要两方面的努力,一是长时间的数据收集,二是越来越多的客户的使用和反馈,从时间和空间两个方面矫正数据模型,更好地指导农业。
欧姆龙每个业务的开展都是为了解决具体的社会课题,比如,占其业务57%的工厂自动化事业,提供包含工业机器人、传感器、控制器等的工厂自动化解决方案,这些解决方案的研发是一方面为了解决日趋严重的工厂人手不足的问题。农业也一样,日本和中国都面临着严峻的人口老龄化、农业从业人口不断减少等问题。欧姆龙看到了农业领域的这些问题,因此希望把人从简单的重复性劳动中解放出来,用工业自动化领域的经验造福农业。 

智慧农业面临什么挑战?谷口正宏认为,智慧农业普及面临的挑战之一对农场的气象数据、作业数据、品质产量等数据进行分析,根据作物和产地特性制定相应的标准,从而实现农业管理的标准化。第二,仅仅通过智慧农业技术,生产高品质的农作物是无法产生经济价值,需要形成涵盖优秀种苗、栽培管理、流通在内的产业链,只有这样,农业才会给农村带来实际的经济价值。

图:农业生产数字化转型

为什么选择做栽培管理环节的数字化?这既来源于欧姆龙的工业自动化基础,也是因为看到农业生产过程中的痛点。谷口正宏将农业生产分为农场资源管理和栽培管理,其中农场资源管理包括劳动力、农地、设施(农机)、农业材料等,这一环节可以用与工业等其他产业的IT系统相通的方法进行开发;栽培管理分为栽培计划、栽培期间的管理和对下一步栽培的改进分析,栽培环节才是对质量和产出影响很大但难以实现数字化的领域,而目前这一环节的数字化仅仅只是收集数据,而不能用数据进行分析。

图:通过形成产业链来创造农业的经济价值

谷口正宏也分享了日本的农业模式,以及给中国带来了什么启发。日本土地稀缺、人口老龄化等因素,使得农业会向高资源利用率、高效率、少人化方向发展。为了提高效率,技术研发会朝着两个方向发展,一是种苗的开发,二是栽培技术开发。这些技术是中国可以学习的,并根据中国自身情况调整。 

此外,谷口正宏提到,欧姆龙正在做的一件事——做标准化的标准化。目前的标准化是针对不同品类的作物的,欧姆龙则希望借助自身工业自动化的能力,做标准的集成商,形成作物标准化的标准化。具体而言,就是给客户提供一整套工具,帮助客户开发不同品类作物的生长监控模型,并根据客户的需求和反馈,不断改进底层技术。 

目前,在政府和龙头企业的支持下,中国各省导入了约100套系统,服务品类也从番茄扩展到蓝莓、草莓、芦笋、水稻、生姜等作物。欧姆龙希望继续深化在中国地区的布局,在5-10年内,深耕栽培管理技术,单点突破,构建农业整个产业链。
图源:受访者)