实体经济是一国经济的立身之本、强国之基、财富之源，是构筑未来发展战略优势的重要支撑。显然，在未来一段时期，各行各业都会围绕这一主线展开行动，而ICT企业作为先进科技企业的典型代表，将成为助力中国实体经济转型升级的“排头兵”。在此背景下，高通公司联合智次方·物联网智库通过对产业领军企业进行深度访谈，撰写一系列案例文章，并制作案例集《2023高通赋能企业数字化转型案例集》，这是其中的第八篇——智慧农业篇。
“民以食为天，农为食之源”，一句话道出了农业对于人类社会的重要性。虽然中国是传统农业大国，但在与钢筋水泥截然不同的丰沃土壤上，智慧的种子也正在生根发芽，使“面朝黄土背朝天”的传统农业进化为兼备“机械化、信息化、智能化”的新型农业模式。这场发生在田间地头的农业革命动能强劲、影响广泛，从播种到收割的全过程也都已经可以看到革新的踪迹。当下，中国农业数字化应用技术水平在不断提高，尤其是近年来一些科技龙头取得的技术攻关和突破成果，使得中国的农业数字化水平与发达国家之间的差距也在不断缩小。终端侧AI赋予农业机械设备以“火眼金睛”和“智慧大脑”，革新农田、果园、粮仓等场景中的传统生产作业方式，让“智慧农业”落实到土地上，切实帮助农民提升收益，守护关乎每个人的粮食安全。传统农业的许多环节都存在痛点，比如农业生产计划和管理缺乏科学的数据支持，农业供应链管理缺乏透明度和可追溯性，农业生产过程监测基于人工经验缺乏准确性和实时性，传统农业缺乏科学的数据分析和决策支持等，亟需数字化改造来提高效率和生产力。当前，对作物的生长全过程进行数据采集和管理已是种植业信息化的一大分支，也是改进传统农业生产管理过程现存沉疴的重要措施。
随着数字化与农业生产的不断融合，种植业信息化管理已经取得了一定的成果。但仅仅依靠传统信息化管理方案依然存在一些问题，比如数据处理大部分仍要依靠人工逐一查看，图片、视频数据量大以及复杂情况分析等现状导致审查工作效率低下。具体到果园的信息化管理场景，则存在气候无法预计、土壤墒情无法知晓、苗情无法远程查看、虫情测报难、灌溉需要很多人工，而且作业不够精细等更为具体的问题。而造成果园种植效率不高、效益不强、效能不够的原因，则在于各生产要素缺乏耦合效应，产业链衔接不紧，农业大系统循环性、协同性不够。深圳览拓科技有限公司（以下简称“览拓科技”）长期深耕农业物联网垂直领域，专注于智能生产、可视生产、溯源系统方面，旨在提高农业生产效率、提高食品安全。针对果园管理的种种挑战，览拓科技基于成都阿加犀智能科技有限公司（以下简称“阿加犀”）提供的基于高通QCS8250物联网解决方案并采用了AidLux平台的智能边缘计算盒子AidBox打造了一套智慧果园种植管理系统——智汇耘智能物联网管理系统，实现了对传统农业种植管理系统的智慧化升级。该系统方案集成了IoT+AI技术，其中IoT方案通过LoRa进行本地部署对低功耗节点进行采集和控制，云端连接采用4G/5G技术，本地无线广覆盖，连接点数多。在实际应用中，系统通过传感器和智能网关自动化采集环境和植物生长数据，包括农业环境气象站、智能通风控温机、环境采集终端、智能水肥一体机等，从而精准监控作物健康状态、采摘数据和生长环境。同时，全景操作平台可以展示光照、温湿度、雨量、二氧化碳、风速、风向、大气压等自动化采集信息，还可以远程控制设备，根据作物生长情况进一步进行水肥自动配比灌溉施肥、农机作业等综合管理，节水、节肥、增产，提升作物品质。AI方案则通过视觉方案实时采集植物病虫害、水果成长状态等，快速准确掌握果园种植成长情况。在阿加犀AidLux平台与高通QCS8250物联网解决方案加持下，智汇耘智能物联网管理系统获得强大的智慧能力，显著降低果园种植综合成本。据悉，这套系统搭配后续维保方案，将极大程度降低人力、物力成本，能够快速解决种植基地生产管理方式落后、作业强度大且不精准、数据管理效率低、生产过程难检测、设备搭建及维护成本高、种植产出率和品质低等难题。- 高通QCS8250物联网解决方案连接智慧果园的“神经中枢”
在方案的开发过程中，览拓科技遇到了不少技术上的挑战。比如在虫害识别当中，很多害虫外貌特征相似度极高，有些类别之间的区别仅仅在翅膀上的一个不起眼的小斑点，专业人员也需仔细分辨，因此使用人工进行归纳比较困难；其次，害虫大小不一，有的害虫在照片中会小到难以进行形态分辨；此外，拍摄手法导致的逆光、阴影等也会让拍摄采样质量有较大波动，进一步增加了识别难度——这都对AI视觉能力和算力提出了较高的要求。而阿加犀为该方案提供的AidLux平台以及智能边缘计算盒子AidBox主要采用基于高通QCS8250物联网解决方案的高性能模组，适合边缘端AI应用的开发，并且支持物联网的Wi-Fi 6和5G数据传输，同时提供强大的图像信号处理器。高通QCS8250物联网解决方案提供了高达15TOPS的算力支持，支持Android+Linux双系统同时运行，支持主流深度学习框架，并内置CPU+GPU+NPU智能加速技术，辅以每秒15万亿次的硬件运算能力。AidLux在充分释放高通QCS8250物联网解决方案的算力资源后，其AI性能大幅提升，数据处理能力进一步增强。览拓科技负责人表示：“高通赋能的强劲AI视觉能力能够支持全区作物状态及病虫害情况检测，并对采集到的图片、视频等海量数据进行实时分析处理，以全面的数智化统筹管理为果园智慧种植生产体系提供技术保障、效率保障和准确度保障。”广东省阳江市某地区拟建成品种优质化、防控绿色化、水肥智能化、生产机械化、管理数字化的高标准示范荔枝果园，希望能解决荔枝种植生产过程中人力短缺，人力成本高；天气、病虫害等不利因素损失重；作业效率低等问题，实施有计划的可控生产，提升产品品质，实现增产增收和可持续发展。在览拓科技的助力下，智慧果园智能灌溉系统帮助该项目的农业管理者节水30%-40%，同等条件下节约肥料30%-50%，减少人工成本30%以上。同时，有效的水肥一体化系统和虫情监测、识别、预警系统有效抑制和预防作物病虫害的发生，使得每亩农药用量减少15%-30%。最终，农业管理者在减少肥料用量40%的基础上，实现增产15%以上。全面提升农产品质量是智慧农业的核心要务。因此，在科学种植之外，分选是提高农产品附加值的关键环节之一。传统人工挑选物料的方式，人力成本高并且很容易出现遗漏，效率较低。为此，新型农业加工生产线都在向机械化和智慧化迈进，将农产品的品质根据色泽、形状、杂质率、病虫害等指标按级分选，满足客户和市场的不同需求。色选机是分选环节的代表性设备，其原理是根据物料光学特性的差异，利用光电探测技术将颗粒物料中的异色颗粒自动分拣出来，其性能直接决定了分选成效。在农业领域，色选机适用的范围包括大米、小麦、玉米、大豆、种子、坚果、盐等食品原料。一方面，色选机可以快速检测食品中的颜色、形状、大小等特征，通过预设标准将不符合要求的杂质、异物或不合格品从产品流中分离出来，有效去除有害物质，特别是发霉、长虫等异色颗粒，减少食品污染，为消费者提供更加安全、优质的食品选择。另一方面，对农产品进行自动分级，对颜色美观一致的粮食实行优质优价，也能提高产品的整体质量，从而产生更好的经济效益。然而，在以色选机为代表的自动化分拣设备中，存在检测量较大、形状和色差等缺陷识别不够高效、分选环境处于灰尘和高温等复杂情况，也会影响分选结果。基于此，在高通QCS6490物联网解决方案强大算力的支持下，如今的色选机开始装备内置AI计算加速器的模组，在精准检测样品的同时保证系统稳定性速度，帮助客户提升检测效率和质量。据行业领先的物联网整体解决方案供应商上海移远通信技术股份有限公司（以下简称“移远通信”）介绍，色选机通过视觉识别系统并结合机器视觉和边缘计算等能力，就可根据样本的颜色和形状对物体进行自动化分选，从而很好地解决传统分选存在的成本高、难以长时间连续作业与缺陷检出率不高等问题。在移远通信色选解决方案的赋能下，色选机将谷物通过传送带平整送入光学采集点，拍摄出当前谷物的图像，将图像送入AI模型中，推理出优劣产品的位置，进而通过分拣系统，将劣质产品检出并剔除，保留优质产品。
上述过程可分为三大阶段——首先，物料通过料斗进入生产线，终端的视觉识别系统对物料进行监测，实时传输监测数据至AI检测系统；其次，在AI检测系统中对合格物料的颜色、材质、尺寸等数据进行预先设定，符合标准的物料可进入下一质检流程；最后，对于不符合标准的不良物料，气阀将把不合格物料吹出、落入废料腔内流走，合格物料则沿着设定路线落入到合格料口，使被选物料达到精选的目的。- 高通QCS6490物联网解决方案为色选机提供牢固的算力根基
不只农业，色选机也广泛应用于工业领域，用以筛选塑料件、塑料颗粒、塑料瓶盖等塑料制品，以及石英石、石英砂、珍珠、大理石等矿物产品。对于存在质检需求的行业客户而言，色选机的面世将从效率和质量双层面对企业产生积极影响，一方面可以帮助客户减少人力、物力等投入成本；另一方面还能保障质检过程的稳定性、高性能。色选方案的高效性取决于内置的芯片及模组的高性能。为此，移远通信开发出色选解决方案，该方案目前主要面向农业和工业物料管理行业，搭载基于高通QCS6490物联网解决方案开发的移远通信SG560D智能模组，并集成相机、光源和气枪等硬件。基于高通QCS6490物联网解决方案打造的移远通信智能模组SG560D是一款功能强大的智能模组，其配备基于 Arm v8 Cortex 技术的高通Kryo 670 CPU 以及高通Adreno 643 @812MHz GPU，并内置了专用矢量计算单元，可实现快速、高质量的数据处理，并更快地做出数据驱动决策。据测算，SG560D模组综合算力可达14TOPS。除了算力，SG560D还支持5G NR无线连接，2.4GHz、5GHz和6GHz的Wi-Fi 6E频段，双频同步（DBS）、Wi-Fi 2x2 MU-MIMO和蓝牙5.2等，以有效增强网络覆盖能力，提升不同应用场景下的数据传输速率。移远通信负责人表示：“该方案的高效和精准离不开高通芯片的助力。首先，高通QCS6490物联网解决方案内置AI计算加速器拥有12TOPS算力，可以充分满足AI模型推理需要的算力；第二，丰富的外设接口，通过PCIe扩展技术可处理客户检测过程中的4路摄像机，拥有超高性价比；第三，该处理器采用了SNPE算法框架，int8量化加速目标检测模型算法的运算，提高图像的处理性能。同时，背靠高通强大的团队支持，该解决方案更适宜面向全球范围进行推广。”凭借着先进的视觉识别系统及支持四个摄像头同时工作，搭载移远通信模组的色选机方案可处理数量较大的物料色选工作，精度极高，误差率低于1/200000。目前，基于高通QCS6490物联网解决方案的移远通信色选解决方案已经在相应行业得到广泛应用。若想细心呵护每一亩土地的收成，提升高质量农作物比例，在种植信息管理中，防治病虫害是重中之重。近年来，由于耕作技术的调整与改变，以及全球气候变暖导致多种病虫出现、繁殖、扩散，造成了农作物质量下降、品质变差等问题。比如，花粉甲虫、跳蚤甲虫和象鼻虫是油菜种植中的典型害虫，少量的害虫带来的危害有限，但是害虫数量一旦超过某个阈值，就会导致作物歉收。为了能使农民在早期阶段发现害虫并及时采取防治措施，全球领先的智能物联网产品和解决方案提供商重庆创通联达智能技术有限公司（以下简称“创通联达”）助力客户开发了内置高通QCM2290物联网解决方案的智能捕虫器产品。通常，油菜田种植者会使用一种外观呈现黄色的设备来诱捕害虫，由于其颜色与油菜花相似，这会吸引昆虫飞向“陷阱”并落入一个可以计数的水池中。然而，评估陷阱中的害虫种类和数量显然会花费大量的人力，而创通联达的解决方案则能利用物联网技术帮助农民自动完成害虫的检测和计数工作。农民们无需亲自前往田里检查陷阱，只需在手机中就能查看检测到的图像结果，识别虫害强度和具体位置，从而对症下药采取防治措施。创通联达产品市场与售前高级总监张智敏表示：“精准识别害虫的种类、位置、数目对智能捕虫器的图像处理能力提出了较高要求，同时，设备被长期放置于田间，也需要保证其功耗和可靠性，而高通QCM2290物联网解决方案则能完美适配这些要求。高通QCM2290物联网解决方案作为稳定成熟的入门级解决方案，通过LTE连接、升级特性和内存支持带来可靠性能以及更低能耗，其采用Cortex A53 CPU架构，具备成本效益，提供更高性能、更强图形处理能力、更佳图像质量和更优能效，助力智能捕虫器产品的应用和普及。”
无论是应用于果园种植管理的边缘计算盒子，还是应用于新型农业加工生产线的色选机，亦或是隐藏于田间的智能捕虫器——在终端侧AI的赋能下，传统农业设备正变得越来越智慧，从而实现许多前所未有的新功能。高通作为终端侧AI领导者，面向物联网等数十亿边缘终端提供行业领先的硬件和软件解决方案，助力数字化技术向农业领域持续渗透。如今，数字化技术已成为一种重要的基础设施，扎根于农业种植、畜牧养殖、水产渔业、数字农业农村等方面，盛放在动物健康系统、农场管理系统、农产品流通追溯系统、智慧养殖系统等具体场景。可以预见的是，历史悠久的土地上将因数字化的无声耕耘结出更加饱满的果实。
