2016年7月25日，主题为“让数字农业服务于每一块田地”的第二届国际数字农业论坛在北京顺义顺利举行。该论坛由奥地利普赛（Caipos）国际公司和微软（Microsoft）中国联合主办，北京科百宏业科技有限公司（以下简称科百宏业）承办。
面对来自中国、奥地利、以色列、俄罗斯、乌克兰、印度和保加利亚等国家的150多位与会专家和业内人士，科百宏业的创办者、董事长刘宗波分享了他对农业大数据产业发展的观点：
“农业生产需要追求最有利的生产条件——最适合的温度、湿度、光照等，各项农业投入品如水、肥、药、能源等在使用时间、范围、频率上都有其最佳的切入点和范围。一个富有经验的传统农业技师所掌握的规律是有限的，也无法做到非常精准地掌握和控制。以经验为主的传统农业生产已不能保证农业的可持续发展，而利用物联网技术，实时获取这些数据，就可以对农业生产进行精确的掌控，还可以更方便地传播经验，从而有力地促进农业资源精准永续利用。”
农业现代化的挑战
在现代农业发展水平上，我国远远落后于西方发达国家。
美国、欧洲各国、以色列、澳大利亚、日本等传统的农业强国，其农业有着几十年积淀下来的准确、大范围的农业环境数据监测和记录，农业生产是以这些数据监测和记录为基础来开展的。其生产管理精细化程度高，农作物质量和产量比较稳定，对病虫害、灾害性天气抵抗力也较强，对水、农药、化肥的使用也受到比较严格的控制。这些国家农业强大的基础，是建立在大量研发和使用各种监测设备和仪器上的。涉及农业生产的诸多要素，从气候、环境到植物生理等，每一种或每一类都已开发出专门的仪器和设备进行监测记录，数据存入电脑，事后进行汇总和交叉分析、计算。这些农业强国投入了极高的资金进行研发和生产，又有大量经过充分培训的技术人员来操作和使用这些设备，对监测数据进行记录和分析。
而我国的农业体量庞大，技术基础薄弱。由于上述农业监测设备种类繁多、成本高昂，以及缺少足够的技术人员，加上不少农业生产经营者的习惯和理念滞后等原因，我国拥有的农业监测仪器总量极少。以一种常规监测设备中子土壤水分测试仪为例，据“数字农业论坛”介绍，在人口约2300万的澳大利亚，不完全统计显示全国共有该设备600多台，正在农业生产中被使用。而13亿人口的中国所拥有的该设备总数不及澳大利亚一半，且绝大多数都属于科研单位，投入农业生产的少之又少。
长期以来，我国的农业生产管理相当粗放。水、化肥和农药的使用量都高居世界第一，但有效利用率却远远低于世界平均水平。水资源一半以上被浪费掉，同时长期超采地下水；化肥和农药经常被过量使用，例如化肥的2/3都没有被作物吸收，随着漫灌的水白白流失，进入土壤、地表水和地下水，或者挥发进入空气，加上过量使用农药，造成多方面立体污染，并威胁到食品安全。不仅农业生产者投入的许多资金打了水漂，污染的后果也会导致农作物产量降低；更加严峻的是，整个农业已经超越工业成为我国第一大面源污染行业[1]。在应对病虫害、霜冻等灾害方面，也往往缺乏足够的数据支持，或者过量使用农药增加环境负荷并威胁到食品安全和公众健康，或者错过时机而遭受严重经济损失。
为扭转这一局面，2015年农业部已经正式宣布[2]：到2020年确保农业用水3720亿立方米；化肥农药减量，实现0增长。在短短几年的时间里要实现这个目标是一项庞大的极具挑战性的任务。而显然，要保证农产品的质量和产量，又要严格控制对资源和环境造成的压力、保证食品安全，通过粗放式经营是完全做不到的。农业需要进化成为依托数据对生产全程进行精准化管理的新形态，而不再是传统意义上的“第一产业”、“第二产业”。精准化管理依托于数据，落到现实中，中国的农业也需要有效获取数据、管理数据和使用数据的技术手段。这就是目前农业大数据的发展方向。
铺就数字农业的高速公路
科百宏业是非盈利机构道和环境与发展研究所助力绿色中小企业发展的“绿色创业汇”项目2014年度入选企业。这家科技公司，掌握着世界一流水平的物联网无线网络环境数据采集和无线网络控制技术，配合温室、滴灌等农业设施和设备，可以精准地无线监测和控制水、肥、农药的使用，令水、肥、药的使用量精准满足作物生长之需，做到最大限度地节水节肥，最大限度地降低化肥农药造成的污染，减少农药残留，提高食品安全性。从经济效益来说，在节约水、肥、药成本的同时，还可以提高作物品质和产量。
低成本的农业物联网无线信息采集网络、高效的云平台/大数据处理系统以及方便的无线控制网络组成了农业信息高速公路，已经逐步成为现代农业发展所必需的基础设施。科百宏业尽管还是一家非常年轻的创业企业，却已经是全世界该领域中的佼佼者，在数据采集、无线监测与控制方面，都有不俗的表现。目前为止，科百宏业已经与微软中国合作开发了微软云农业环境数据采集系统，与中华供销总社中国农资集团、云农场等机构达成战略合作伙伴关系，为以色列AWB公司、意大利IRRITEK公司、俄罗斯精准农业公司等机构提供农业大数据采集、处理和应用服务。
该公司研发的凯普斯农业物联网自动监测预警系统，其监测预警全程由系统主动完成，用户使用简单，不需要培训。高效的无线传输技术，将田间地头采集到的大量数据源源不断地传输到云端，自主开发的专业云平台可根据用户需求，根据现场获得的数据以及农业科研人员的研究，为用户提供及时的预警信息和远程控制等服务。
在大田、温室等现场收集数据的是节点设备，节点设备小巧而方便移动，即插即用。
一个节点设备可接入多只传感器，分别监测多项不同要素。获得数据之后节点会自动寻找信号，将数据无线传输到物联网基站。用户只需要在主机中简单地插入一小片sim卡就可以开始工作，无线连接设在农田、大棚等地的无线节点接入的成千上百的各种传感器，单台物联网基站可以轻松监控4-5平方公里的大田或最多16个温室大棚，并持续将数据传输到云端。
当监测要素的指标接近预先设定的预警线时，云平台会自动给农业生产管理者发送信息，推送到用户的电脑、手机或其它终端上，精确告知用户具体什么位置、什么指标达到了预警线，方便尽快采取有针对性的应对措施。比如利用科百宏业的无线控制系统，可以根据监测结果，在用量和时间点上比人工干预更加精准地远程调节相应地块的水、肥、药的施用。
这套无线监测、传输和控制系统，取得多项重要的技术突破：
第一个重要技术突破表现在节点和基站的低功耗。科百研发的系统中，节点耗电量仅为现有同类产品的几十分之一：一个节点使用1节5号锂电池，可在大田中使用3~5年（数据传输频率按1小时一次计算），而目前普遍在用的同类产品只能维持1-2个月，在加装太阳能板或蓄电池的情况下才能延长到一年。科百系统的基站待机功耗低至行业普遍水准的百分之一: 仅20-50微安，而行业内普遍水平大约5毫安。基站功耗低，就可以支持更多数量的传感器，设备投入成本可以大大降低。
除了节能，低功耗还意味着减少污染。由于功耗低，所以电池的使用大幅度减少，也就减少了电池生产以及废旧电池抛弃和处理过程中可能造成的污染。在大规模应用情况下，低功耗对节能环保的贡献会更加显著。此外，低功耗也使维护频率降低，节省了人力。
技术突破的第二个重要方面是数据高度集成。监测不同要素的几种传感器可以方便地接入一个节点，同时测量多种指标。相比较于传统的农业技术，要为每一种数据配置一种采集设备、一种显示设备、一种传输设备……不仅设备成本高昂，不同设备获得的数据不在同一个平台上，不利于综合计算和管理，且由于一些要素的互相影响，造成仪器之间的系统误差，影响结果的准确度。
而在集成系统中，不管多少监测项目都使用同一套系统，消除了设备和人工测量的误差，从而提高了数据准确度，也便于在多种数据之间进行综合分析、计算和控制。数据集成导致数据质量可靠，使用过程便利，并大大降低成本。
第三，这套无线传输系统的穿障能力强大。可确保从节点到基站之间，长达1公里的稳定传输。在无障碍地区，稳定传输距离会更长。常规障碍如温室大棚等常规设施农业的墙壁、玻璃，树林，土墙，作物等，都不造成影响，不会降低数据传输效果。不会由于节点与基站间突然出现新建筑之类原因，导致数据传输阻断，这就确保了信息高速公路的稳定可靠。
在使用上，使用农业物联网系统没有技术门槛，比使用传统的农业监测设备要简单得多。操作也十分便利，将农业技术人员从不断巡回监测记录以及事后分析等繁重工作中解脱出来，降低了劳动强度，人力可以投入更有价值的工作中。近年来，很多新的力量加入农业，产生了“新农民”。传统上，一个合格的农业技术人员需要经过多年培养，“新农民”的农业生产经验却不那么丰富。而智慧农业平台系统恰恰可以大大弥补其经验上的不足，提升其农业经营水平。
以一个拥有30座大棚的花卉农场为例，在使用传统监测仪器和设备的情况下，要做到1小时监测一次的频度，一个技术员需要马不停蹄地在大棚之间穿梭：进棚、巡视、记录或查看多项数据，再匆匆赶往下一个大棚，平均在每一个大棚逗留的时间不足2分钟。而且无论白天黑夜天气寒暑都不能中断，需要几位技术员不间断轮班。如果使用物联网技术自动监测的话，系统可以轻松做到每隔10分钟甚至5分钟进行一次监测——频度依照生产需要制定，并即时发送数据，管理者无需奔波，随时掌握所有大棚的实时情况。
最新推出的无线控制系统方面，科百的物联网无线节点不仅具有无线环境监测功能，还可以同时实现农业设备无线控制功能。灌溉系统的电磁阀、水泵、水肥一体机和温室各种环境控制设备都可以通过物联网控制器和无线节点进行无线控制。极大地降低了农业设施的控制系统的安装、使用和维护成本，使大田电磁阀等设备摆脱了对电源和信号线缆的依赖，极大地提高了农业设备控制的可靠度和方便性。
链接无限可能
科百公司建立起的这套物联网平台技术系统，其专业的农业云平台可以和其它平台无缝对接，应用拓展空间巨大，可以服务多种群体，既包括大型农场、农业企业，也包括中小农户。中小农户可以通过合作共享、成本分担的形式共用一个中央平台，也加入智慧农业的行列。
- 精确灌溉和施肥
2015年7月18日播出的中央电视台《焦点访谈》节目，探讨推广水肥一体化技术以遏制目前农业生产中普遍存在的浪费和污染。节目中展示甘肃农垦集团以先进的滴灌技术，代替以前的大水漫灌，并采用水溶肥，节水节肥都达到50%以上。
这个项目是农业部精细水肥一体化试验示范项目，节目中接受采访的中国农业大学教授陈清谈到农业现状时说：“中国氮肥使用率不足15%，磷肥不足10%，大量浪费流失的化肥对土壤造成污染，对农作物产生肥害，并且导致减产。” 为了提高农肥的使用率，要把肥溶入水，使用水溶肥。这个由甘肃省节水和土肥总站、甘肃农垦乔山集团、甘肃省农科院与科百宏业共同合作进行的精细水肥一体化试验项目，使用科百公司的农业物联网技术对土壤中的水分含量、土壤温度、水势、蒸散量等土壤墒情要素和空气温度、湿度、光照和叶面湿度等进行在线精确监测，将实时监测结果结合作物生长所需水分和肥料的规律性数据，通过控制软件精确调控每块地的灌溉用水和用肥量。
- 精准施药，严格控制病虫害
物联网大数据农业，对农药的控制和减量也有重大意义。以常见的稻瘟病控制为例，稻瘟病的发生只与少数几个环境因素相关，如能对这几个因素做准确监测，就可以在发病初期——甚至提前采取应对措施。在病虫害发生的早期，只需一次使用少量农药就可以控制住病害。而如果错失早期治理时机，等到肉眼观察到病害发作时再施药，用药量将大大增加，且往往已经造成20-30%的减产。更糟的是稻瘟病可能反复发作，严重情况下会造成当年绝产。俄罗斯黑海周边地区是稻瘟病多发区域，科百公司正在为这里的许多用户提供基于农业物联网技术的稻瘟病预警服务，帮助用户取得了巨大的经济效益，也为减少农药残留做出了贡献。
一些农作物生长过程中容易招致多种病虫害，因为难以判断哪一种病虫害可能要爆发，农户往往选择多打药，以避免任何可能的危险。像葡萄等容易发生大规模虫害的农作物，一旦出现虫害，往往传播迅速，造成严重损失。一般种植园的做法是一年固定打药几十次，如果是数字化管理的新型种植园，就可以对葡萄进行实时数据采集监控，数据上传到云平台，平台依据农业科研人员建立的病虫害模型，随时将实时数据和相关模型对照，只在某种病虫害条件具备且处在最佳控制时机的时候适量施药。也就是，以最少的农药使用量，获得更加准确有针对性的控制结果，避免过量使用农药，最大限度减少农药残留和对环境的污染。
- 提高农业科研水平和科研成果的应用
传统农业生物学研究中，人工或传统设备收集数据要等待自然的节奏，往往因为错过一个季节就要多等一年，而物联网大数据可以让数据实时获得，并且方便地分享传播，能大大提高农业研究水平。
前文提到的“病虫害模型”，是农业科研人员依据病虫害发生所需要的特定环境条件、气候条件数据，生成某种病虫害的模型。每种作物都有一种或多种特定易发病虫害，国内外科研人员多年以来已经研发出大量模型，联合国粮农组织网站上还有许多免费公开的模型可供下载。这些模型是农业生产管理重要的科学依据，但长期以来，由于缺少有效的转化途径，大量的模型多数时候在文献里沉睡。而农业物联网技术，为科研成果提供了转化为生产力的平台。已经成熟的研究成果，在云平台上可以方便地服务广大农业生产、经营者。
- 推动农业保险业，实现农业减灾
农业物联网的精准数据采集，是对农业保险发展的一大推动，进而推动实现农业减灾。高度易受自然风险冲击的农业，常常要遇到气象灾害、病虫害的袭击，生产经营者很容易因此遭受损失。发达国家的农业保险覆盖率较高，有效减少了农业风险造成的损害，并有力促进了农业减灾。我国的农业保险虽然是以国家推行政策类保险的方式大力推广，但是其发展还很不充分。保险业缺少数据基础难以进行精算从而评估风险，农业生产者缺少获取准确数据的技术手段，也不可能进行可靠的风险管理。在物联网技术的支持下，保险业对农业风险可以进行监管、预警，从而促进农业风险管理，减少灾害损失。
专业的物联网平台系统应用潜力非常广泛，并不局限于农业生产，完全可以用于污染治理，水文监控、抗旱减灾、防护林建设、荒漠生态监测、道路气象监测、城市公园和绿化带管理等诸多领域，非常有助于相关领域提升管控效率，对减灾、控制污染、节约资源等公共福祉做出贡献。物联网技术平台的搭建，令信息传送成本大幅度降低，数据简单高效流动，地理距离遥远的人们可以共享技术和经验，促进社会的信息对称，也为更多的创新事业提供了技术平台。
2016年6月，承担了国家重点实验室农业面源污染治理课题的农科院区域规划所相关负责人与科百宏业深入接洽后，决定选择科百的技术用于面源污染精准治理研究。即将开展的“水稻田精准面源污染控制”实验中，科百宏业的技术和设备，将对位于东北、江西和云南三省的不同品种水稻试验田进行无线精准监控，以期通过实验建立污染控制模式，为农业部和各省农业厅提供今后开展农业面源污染治理的理论依据和实践模式。如果要实现2020年农药化肥0污染的雄心勃勃的目标，物联网技术的应用恐怕是必须的。
战略意义
入选“绿色创业汇”的时候，科百宏业的科技公司身份曾经引起一些传统环保业内人士的诧异：绿色企业不就应该是那些污染处理公司、物资循环企业吗？但在绿色创业汇的导师们看来，绿色经济不等于只从事事后治理，前端干预如同传统中医所崇尚的“上工治未”，让农业生产系统性地降低资源消耗和污染排放，具有极高的战略意义。
中国农业面临着现代化转型的压力，也正面对一个如何走上数字化管理之路的战略选择：或是复制既有农业发达国家的经验；或是另辟蹊径，依托基础创新走一条新路。
复制农业发达国家的既有经验，意味着投入大量资金购买或研发大量的监测仪器和设备，需要培养大批能够使用这些仪器设备、分析数据的技术人员。考虑到我国农业的规模和需要弥补的差距，这个选择成本高昂且难以达到目标。
第二种选择可能就是基于农业物联网技术的新型数字农业。实时、在线、高频的数据收集，用更加经济的集成式数据采集系统代替多种仪器设备，所得大量数据进入云端，根据预先设置抓取所需数据，完成分析计算，传输给农业生产者或科研单位使用，这将大大降低使用者的设备投入和技术门槛。农业物联网在各国都属新兴技术，起点接近。而一旦掌握相关技术，其模式推广成本远远低于传统农业技术模式。
北京科百宏业公司创始人刘宗波
北京科百宏业公司和奥地利CAIPOS公司创始人、董事长刘宗波，本科与研究生先后毕业于山东农业大学和华南农业大学。创业之前近二十年一直在土壤水分等农业环境信息的采集和节水灌溉控制等业务领域工作，现为中国智慧农业产业联盟常务副会长。
公司网址：
http://www.caipos.cn
http://www.kebaiiot.com/pro.asp