中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
據麥姆斯咨詢(xún)報道，在過(guò)去的幾十年中，電子測量和分析被越來(lái)越多地用于提高農業(yè)生產(chǎn)率。精準農業(yè)保證農民精確掌握農田中每一區域所需的水、肥料、殺蟲(chóng)劑和除草劑的用量，有助于提高產(chǎn)量，減少對環(huán)境的影響。實(shí)時(shí)數據采集和分析還可用于實(shí)時(shí)監測土壤、農作物和牲畜的狀況，并發(fā)出預警。
根據MarketsandMarkets的市場(chǎng)研究報告顯示，2016年智慧農業(yè)市場(chǎng)規模為50億美元，到2022年將增長(cháng)到110億美元，期間的復合年增長(cháng)率超過(guò)13%。近年來(lái)的技術(shù)進(jìn)步，一部分受移動(dòng)設備和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）在農業(yè)中的應用所驅動(dòng)，這意味著(zhù)傳感器、處理器和通信組成的系統成本更低，變得更加親民。
農業(yè)應用所需的測量和傳感大部分依靠微機電系統（MEMS）。MEMS將機械結構與電子相結合，制造出智慧農業(yè)傳感器、控制器和能量收集器。
這些智能傳感系統具有體積小、成本低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。集成的電子器件可以提供控制、數據采集、自校準和通信等功能。板載處理允許局部計算，提供即時(shí)反饋并減少必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸的數據量。
出于實(shí)用性的考慮，這些系統必須成本低、易于安裝、方便使用、壽命長(cháng)。系統需要在耗電低的情況下還保持“身體強壯”；依靠電池、太陽(yáng)能或能量收集技術(shù)維持數年的壽命。
MEMS傳感器包括陀螺儀、加速度計、磁力計，以及測量壓力、聲音和濕度的器件，也可以用于構建芯片實(shí)驗室（LoC）系統。
加速度計和陀螺儀的組合，如村田SCC2000，可以增強現有技術(shù)如GPS的準確性，通過(guò)提供關(guān)于地形的詳細信息，允許更精確的定位進(jìn)行犁耕和播種。
加速度計也用來(lái)監測牲畜的活動(dòng)水平，例如，?；ㄙM多少時(shí)間行走、吃飯或躺下休息。通過(guò)監測牲畜食用和反芻的時(shí)間，確保其獲得足夠的營(yíng)養。此外，當母牛排卵時(shí)，活動(dòng)水平急劇增加。這種情況經(jīng)常發(fā)生在夜間，這意味著(zhù)農民可能無(wú)法及時(shí)找到一頭公牛。實(shí)時(shí)監測可以檢測排卵發(fā)生時(shí)向農民提前發(fā)出警報。九個(gè)月或十個(gè)月后，農民可以使用“牛叫”（MOOCALL），這種產(chǎn)品使用加速度計來(lái)監測由子宮收縮引起尾部運動(dòng)的獨特模式。該系統可以在母牛產(chǎn)犢前一小時(shí)左右向農民發(fā)送短信。
MEMS也可用于監測動(dòng)物的環(huán)境保障情況，例如記錄溫度、濕度和噪聲等環(huán)境參數。在農場(chǎng)，這些將保持在合理范圍內，但在運輸過(guò)程中可能出現極端情況。結合記錄的數據和GPS位置信息，足以確保環(huán)境參數在規定的范圍內變化。
芯片實(shí)驗室（LoC）是相對較新的事物。LoC將一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗室功能集成到尺寸為幾毫米或厘米的集成電路（IC）上。例如，懸臂梁（一端固定的懸梁，在顯微鏡下觀(guān)察形似跳水板），通過(guò)在懸臂梁的表面涂覆有與特定毒素分子或病毒結合的受體。目標分子的存在將改變懸臂的共振頻率，從而可以檢測病原體的存在甚至濃度?？梢詷嬙於鄠€(gè)懸臂，每個(gè)對不同的病原體敏感度不一樣。其它生物化學(xué)傳感器通過(guò)電容的變化探測到分子引起的結構變化。
這些器件只需要少量的待測試材料，就可以實(shí)現理想的實(shí)時(shí)自動(dòng)化和高通量處理和篩選。這樣可以在現場(chǎng)進(jìn)行快速分析，而不必向病理實(shí)驗室遞送樣品，等上數天或數周才能獲得結果。該技術(shù)在食品安全（食品中的病原體或污染檢查）、動(dòng)物疾病預防（奶牛擠奶時(shí)檢查乳房炎）和分析土壤養分水平方面具有潛在的應用。
盡管不同市場(chǎng)研究機構對MEMS市場(chǎng)的預測不盡相同，但增長(cháng)態(tài)勢都持樂(lè )觀(guān)態(tài)度。例如，ReportsnReports預測，2022年MEMS市場(chǎng)將以9.8%的年增長(cháng)率達到約190億美元；而Allied Market Research預測2022年將達到268億美元，增長(cháng)率為11.1%。其它機構的預測顯示出類(lèi)似的增長(cháng)水平，但平均銷(xiāo)售價(jià)格相應下降。
MEMS和物聯(lián)網(wǎng)在農業(yè)中有許多可能的應用。這些技術(shù)將發(fā)揮作用，允許農民通過(guò)提高生產(chǎn)力和減少環(huán)境影響來(lái)滿(mǎn)足世界持續增長(cháng)的人口對農作物的需求。隨著(zhù)成本的下降，更多的農民將從智慧農業(yè)MEMS技術(shù)中獲益。
