智慧农业,下一个半导体市场?

原创 半导体产业纵横 2021-11-07 18:00



人类幻想的未来是什么样的?

 

也许是像扎克伯格期待的那样,在元宇宙中实现社交、工作、娱乐等所有需求。

 

也许是像三体里那样,在幽深未知的宇宙中探索生存。

 

猪幻想的未来是什么样的?

 

可能是人类全都成为素食主义者;也可能是拥有单猪宿舍不用每天抢食。

 

虽然答案未可知,但猪几十年前一定没想到,现在的他们每天也要“刷脸”了。

 


AI养猪成趋势

科技大厂纷纷进击“养猪”业

 

随着AI技术的发展,面部识别技术(FRT)已经被越来越多的饲养商使用,通过“猪脸识别”,饲养者可以追踪每一头猪。

 

传统养猪的时候可能会面临一种问题,同一个猪圈里有着10到15头猪,但由于共用一个饲料槽有些猪因为力气小不能抢到食物,长久的积累后,同一个猪圈的猪生长状态变得极其不均衡,最大的猪体重可能达到130公斤;最小的猪体重只有70公斤。

 

而通过FRT技术与AI技术的结合,现代养猪可以对每头猪实现精准饲喂。AI镜头可以识别出不同猪并查询猪的相关信息,然后主控部分会指示饲喂机器人对不同猪投放适量的饲料。这样成猪的体重之间的差距可以被控制在5%以内。



此外在现代的养猪场通过设备实时检测猪的体温、运动量、采食量、粪便等数据,通过与数据库中的记录数据对比分析每头猪的生长状态,监控猪猪们的健康情况。

 

对于像猪这样体积较大的动物已经可以用视觉分析进行识别了,不过对于像鸡这类较小的家禽AI识别仍有难度,所以会给它们戴上一些追踪设备进行记录。

 

在任正非说“华为不靠手机也能活”之后,随后华为机器视觉领域总裁在微博爆料称华为为智慧养猪提出了解决方案;而丁磊在2009年就宣布了网易的“养猪计划”,网易是首家进军养猪业的互联网大厂,自然在计划公布伊始就收获了外界大量的注视与讨论,“丁家猪”酝酿了7年,2016年宣布出栏。如果说网易的养猪计划,让人觉得太过跳跃,那么有着零售业务的阿里和京东入局养猪业则显得合理许多。


2018年,2月阿里巴巴宣布与四川特驱集团、德康集团合作开始人工智能养猪项目;同年11月,京东宣布成立京东农牧,进军养猪业。通过与中国农大、中国农科院等机构合作,自主研发了“神农大脑”+“神农物联网设备”+“神农系统”的智能养殖解决方案。


养猪养出3000亿

智慧农业方兴未艾

 

2000年成立的牧原食品,是首批国家生猪核心育种场。通过智能化管理,每年可供后备母猪超过50万头,纯种猪超30万头。养猪孕育出了这家市值3000亿的公司。除了牧原,智慧农业的先行企业还有成立于998年的新希望,目前新希望六和已经建立了鸡、鸭、猪三级良种繁育体系,业务遍及越南、菲律宾、孟加拉、新加坡等20个国家和地区。

 

科技改变不仅是养猪业,而是整个智慧农业。

 

受惠于物联网、边缘计算等技术,种植业也开在向无人化、自动化、智能化的方向发展,江苏的苏垦农发是中国智能农场的领军企业之一。苏垦农发临海分公司与极飞科技合作,引进极飞农业无人机用于防虫、喷洒、播撒等场景的无人化。此外,苏垦农发还引入了极飞的农机自驾仪,通过AI算法,让传统农机适配不同作业场景和不同农具。

 

智慧农业也催生了为中小农户提供解决方案定制的中游企业。智慧农业很多环节需要定制化方案,但从业人员对物联网等技术了解程度相对较低,这是制约物联网在农业领域的推广速度的一大因素之一。此外,独立研发、制造智能化设备,收集数据、设计算法是一项巨大的工程,对于中小农户很难负担,这也为成为农服企业的生长动力。以奥科美为例,其搭建了农业大数据、农场、服、商、批、贸云平台,为用户提供智慧化农业供应链服务解决方案。



奥科美针对果蔬产业链解决方案

 

2014年,智慧农业概念被提出;2019年,智慧农业被写入中央一号文件。智慧农业已经成为我国发展的重要方向之一,国家要发展智慧农业的原因不难理解。

 

首先,智慧农业能带来最直接的效率提升。如开头提到的智慧养猪,科技让猪生病风险降低,品质得到保证,让饲养的成本得到控制。一组数据显示,单借助FRT技术,养猪场的饲养成本节省了30%到50%。荷兰通过玻璃智能温室,对西红柿的生长环境智能调整,已经实现一平方米可以生产一百公斤以上的西红柿。

 

另外,智慧农业系统收集的大量数据可以用于农业领域的研究,便于农产品的改良即病虫害的防治。同时,对于消费者来说,农副产品的信息记录可以让进入餐桌的每种食材都有源可溯,安心放心。

 

此外,智慧农业可以实现无人化,减少资源的浪费以及降低对环境的污染。在我国人口红利正在消失以及资源环境因素的影响,智慧农业也是为了可持续发展的必然趋势。

 

中国的智慧农业还处在刚起步阶段,根据前瞻产业研究院预测,2020年中国智慧农业行业规模约为622亿元,而我国农业2020年的总产值为137782亿人民币;两者巨大的悬殊反映了智慧农业在我国极低的渗透率。

 

这也意味着智慧农业未来发展空间仍十分广阔。

 


智慧农业

半导体行业的机遇与挑战

 

数字化转型带来了智慧经济的浪潮,科技巨头纷纷选择开始布局智慧农业正式,养殖数据上链、动态数据库、水肥一体化、智能灌溉……这些现代农业的新词汇,是“智慧农业”发展的主攻方向;物联网、边缘计算、AI技术正、云计算在成为支撑智慧经济的技术基础,而这一切离不开半导体。

 

与工业互联一样,作为新型互联网、云计算、物联网等技术的融合,智能农业需要各种传感器节点、无线网络通信共同作用下去实现精准化种植、可视化管理、智能化决策。

 

例如无人机在植保领域的应用,由于不同农作物病虫害的防治需求不一样,过去传统的农药施用可能会因为没有精准的控制用量导致防治效果不好以及污染环境,而使用了植保无人机后,在施药时可以精准控制药物流量和雾滴粒径。而无人机的工作离不开芯片的配合,包括主控芯片、mcu、电源芯片等。

 

机械控制类的半导体其实与智慧工业中的作用重合度很高,对于智慧农业,极为关键的另一类半导体器件是传感器。智慧农业多个环节都依赖传感器才能作用,如环境感知、位置感知、状态感知、电子标签等等.

 

目前许多厂商已经看到了智慧农业的机遇,针对智能化养殖,一些设备需要具备计数、简单计算和数据传输的功能。例如矽睿智能传感器,通过集成三轴传感器,与MCU和无线蓝牙,穿戴在走地鸡脚上实现计步功能,对于养殖户来说便于管理。同时,鸡肉品质有了数据背书,成功解决了“走地鸡如何证明自己是走地鸡”的问题。

 

还有智能耳标,通过传感器收集数据,再由单片机或存储存储数据最后通过复旦微RFID,nfc一贴即可得知健康状态。


智能耳标的基本结构

 

亿智的主控芯片可以实现猪脸识别;中科银河芯温湿度传感芯片已经在粮仓、植物养殖开始应用;通过有方NB\4G\5G芯片,用户可以在云端查看植株、家畜状态;MCU的领先厂商复旦微、国民技术也都已经布局智慧农业的产品。

 

但半导体在农业中的应用仍面临着一系列的挑战。

 

在农业中应用的半导体需要根据工作场景满足特殊的要求,例如植物监控的传感器需要做到防水、抗腐蚀、耐高温、防昆虫和真菌;同时高稳定性、避免校正周期长、低功耗,以用在养殖业的追踪类芯片为例,它们的工作时间要从动物出生持续到屠宰。随着养殖规模的扩大,为动物频繁更换芯片费时费力,同时也不太人性(有些芯片会放入在动物体内);因此这类半导体设备通常需要一颗电池使用终身。

 

我国的农业专用传感器落后,我国目前自主研发农业传感器数量不到世界的10%,且稳定性差;但农业半导体对精度、制程的要求并不高,这对国产半导体厂商来说是发力的好机会。

 

IC insights预测受益于终端市场的恢复,全球传感器和分立器件的销量将会在2022年增长11%。而智慧农业作为提高农耕效率,减少碳排放的必需手段,它的发展也会成为半导体市场增长的一大动力。

 

科技能做什么?

 

科技要做什么?

 

你有你的Metaverse,我有我的Pigfarm。

 

无论虚拟世界多么浪漫,人都要吃饭。







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