地球人口已经超过了73亿大关，并且不会停在那里。 到2050年，预计地球上将有97亿人生活。 在这种情况下，营养问题就成为最重要的问题，因为要养活如此庞大的人口，必须多次增加粮食产量。 农民和工程师已经在完成这项任务，并计划通过开发和建设“智能”农场来实现这一目标。
在人类所处的第四次工业革命的起点上，农业也将发生重大变化，将系统地引入网络物理系统，物联网（IoT）和云计算技术。
技术进步几乎可以应用于农业的所有阶段，已经实施的技术可以分为三大类，这将成为“智能”农业的基础-这些是自动机器人，无人驾驶飞机（UAV）或无人机，以及各种IoT传感器。 下面我们将详细讨论它们中的每一个。
机械人
机器人一直在说人类将被替换很多年，并且这些预测逐渐成为现实。 农业也不例外，考虑到农业通常涉及一项繁重的工作，并且具有一定的重复频率，因此这是机器人技术的理想环境。
农场已经使用农业机器人完成各种任务-播种，浇水，收获和分类农作物。 “智能”技术不断改进，将来将通过减少人力资源的使用来增加农产品的数量并提高其质量。
无人机拖拉机
拖拉机是任何农场的基础，很明显，随着世界无人驾驶汽车发展的趋势，拖拉机驾驶员也是最早离开他们的小屋的人。 他们要么必须回家，要么要接受输入制图数据并设置田野边界的专家的培训，并学习如何使用特殊程序对运动路径进行编程，并确定无人驾驶拖拉机的其他运行参数。
但是，随着时间的流逝，无人驾驶拖拉机的功能将会扩展，并且将变得更加自治。 它们将包括附加的摄像机，计算机视觉系统，GPS导航，用于远程监视和控制的Internet连接，用于探测障碍物并防止碰撞的LIDAR激光扫描技术。
根据CNH Industrial的预测，该公司在2016年引入了无人驾驶拖拉机的概念，未来，此类设备将能够独立使用气象卫星的运行信息来自动确定最佳工作条件，而无需考虑人工命令和一天中的时间。
播种
播种机的出现取代了繁重的体力劳动，但留下了一些未解决的问题。 例如，在它们的帮助下，田间常常以散播的方式播种，这意味着不准确且种子消耗量很高。 为了获得最佳生长，应以正确的深度和彼此之间的距离播种种子。
为了满足这些条件，使用了精确播种技术，该技术包括地理映射技术以及有关土壤质量，密度，湿度和肥力的传感器数据，有助于消除随机性因素。 在种子的帮助下，种子具有发芽，生长和增产的最佳机会。
将来，精密播种机将与无人驾驶拖拉机和物联网系统结合使用，后者将有关播种进度的信息传送给农民。 因此，只有一个人将能够播种整个田地，并使用计算机或平板电脑上的视频广播或数字控制面板观察众多机器的工作情况。
自动浇水和灌溉
广泛使用的地下土壤滴灌技术已经使农民能够控制何时和多少水作物获得。 通过添加用于监控灌溉系统的物联网传感器来监控土壤湿度和植物健康，农民将使其几乎完全自主。 仅在出现任何问题时才需要进行干预。
杂草防治
曾经的体力劳动的这一部分现在交给了机器人。 是的，到目前为止仅作为实验。 例如BoniRob现场机器人。 他使用卫星和激光定位仪在田野中移动，同时使用相机和机器学习技术。 机器人评估幼苗并清除杂草。
自动化农场中耕机Smart Farm也在农场中找到了自己的位置。 他借助配备了可视化系统的拖拉机来移动。 它可以识别幼苗上的荧光染料，从而将农作物与杂草区分开。 没有标记的杂草被破坏。
配备了这些机器人和其他机器人，无人驾驶拖拉机和物联网系统的农场将几乎可以独自工作。
收割
及时，良好的天气和效率对于收获农作物非常重要。 农民使用各种收割机，其中许多可以自动化。 只需要将无人驾驶拖拉机和联合收割机以及其他收割设备的技术与先进的传感器以及连接到Internet的IoT传感器相匹配即可。 理想的收割条件到来后，机器将能够自动开始工作。
技术进步对于收获精致的水果和蔬菜特别有用，因为这需要更精致的方法。 工程师已经在开发此类系统。 例如，松下创建了一个用于自动番茄收获的原型机器人。 使用摄像机和用于分析颜色和形状的算法，他可以识别水果并识别成熟的西红柿。
松下机器人通过将西红柿从茎上切下来挑选西红柿，但是工程师们也在试图创造一种可以轻柔地抓住水果和蔬菜而又不损害其娇嫩皮肤的机器人。
丰富的机器人公司选择了一条不同的道路：他们的原型机器人苹果采摘机正在美国进行测试，该机器按照真空吸尘器的原理运行，吸取成熟的果实，并使用计算机视觉找到它们。
这些只是几十个有前途的机器人中的几个例子，这些机器人很快将接管收成，使人们摆脱了艰苦的工作。
无人机
哪个农民不希望看到自己的田地鸟瞰图？ 如果以前用于农田的航空摄影必须诉诸直升机或小型飞机，那么现在您可以借助配备了摄像头的无人机来进行同样的操作。 而这将需要更少的钱。
图像处理技术并没有停滞不前，如今市场上已经有配备各种摄像头的无人机系统-从标准到最先进，都支持超高分辨率，能够在红外或紫外光谱甚至高光谱模式下拍摄。
在无人机的帮助下获得的数据可以评估农作物的状况和土壤质量，规划播种面积，优化资源和土地的利用。 定期的实地调查还有助于选择种植和灌溉方案，绘制农田图以及其他耕作方式。
但是，无人机不仅对它们的照片和视频功能有用。 其他用例包括播种和喷洒。
有几家公司和科学家团体正在研究无人机，借助压缩空气，无人机可以将种子和肥料撒到胶囊中。 尤其是，此类无人机无人机项目由DroneSeed和BioCarbon实施。 他们的目标是重新造林，但是这种方法并不难适应各种作物的种植。 在物联网传感器和用于自主工作的软件的控制下，无人驾驶飞机可以在最适合其生长和高产的最佳条件的地方种植植物。
此外，无人机可用于喷洒农作物。 借助GPS，激光测量系统和超声波定位，无人机可以轻松考虑到风速，地形和地理等参数来调整高度和飞行区域。 这样可以使无人机更有效地喷洒，精度更高，损失更少。
例如，中国DJI公司创建了专门用于喷洒农作物的无人机系统Agras MG-1。 无人机随附的容量为10升，可以装满液态农药，除草剂或肥料。 Agras MG-1的最大飞行速度为40 km / h，最大航程和高度为1 km和150 m。微波雷达使无人机能够与农作物保持正确的距离并确保均匀喷雾。 根据制造商的说法，Agras MG-1可以独立，半自主或手动模式工作。
无人机进行实时监控和分析
无人机的另一个有用功能是能够使用它们进行远程监视并分析其上种植的田地和农作物的状况。 几架无人驾驶飞机可以代替一整队工人。 人们无需经常在田间四处走动，以目视评估幼苗的状态。
通过在互联网上接收此类数据，农民将只能出于确实需要关注的一些紧急原因而去田间，而不会浪费时间检查健康的植物。
然而，尽管农业无人机远非完美。 大多数型号的航程和飞行时间少于农民所需。 即使是最“强壮”的无人机也只能在空中呆一个小时左右，然后他们需要给电池充电。
此外，农业无人机仍在咬人。 例如，购买当今最先进的Precision Hawk Lancaster型号之一将花费25,000美元。 当然，有便宜些的无人机，但是它们的设备通常是适中的，并且不包括农民所需的先进的摄影和录像设备或喷涂设备。
互联农场：传感器与物联网
自主的农业机器人和无人机将为农民带来很多好处，但是物联网技术将使未来成为真正的“智能”农场。
术语“物联网”是指配备有内置技术的物理对象（“事物”）计算机网络的概念，这些技术用于相互之间和与外部环境进行交互和交换数据。 IoT技术已经在实践中以家庭智能设备的形式实现，并支持数字语音助手，智能医疗设备和工业设备。
在智能农场中，传感器将在筒仓生产的各个阶段以及所有类型的设备中引入。 现场传感器将收集有关光照水平，土壤状况，灌溉，空气质量和天气状况的数据。 信息将发送给农民或直接发送给田间的农业机器人。 配备有自己的传感器和导航设备的机器人小组将穿越田野，并对收到的有关除草，浇水，修剪或收割的信号做出响应。 此外，无人机将从空中跟随田野，生成地图，这些地图将作为机器人的向导，并帮助农民计划进一步的农业工作。 所有这些创新将提高农业产量和食品质量。
BI Intelligence分析公司预测，农业中使用的IoT设备数量将从2015年的3000万台增加到2020年的7500万台。 预计到2050年，智能农场每天将产生410万次测量，而2014年仅为19万次。
借助来自智能设备和传感器的不断增长的数据阵列以及用于交换信息的网络技术，农民将能够查看其农业企业的方方面面，了解哪些植物健康，哪些植物需要关注，哪些领域需要浇水以及在哪里收集庄稼。
在这种材料中，只有冰山一角受到影响-农作物的种植。 在畜牧领域拥有先进技术的机会同样不少。 如果每个农场都变成一个聪明的农场，那么将粮食产量提高70％的目标将变为可行。