农业物联网可以帮助农民实时跟踪土地状况并更有策略地用水。水是人类生命和我们消费的农作物最重要的资源。在世界范围内，农业占所有淡水使用量的70%。物联网是一个配备传感器的物体网络，因此它们可以通过互联网接收和传输数据。示例包括可穿戴健身设备、智能家居恒温器和自动驾驶汽车。在农业方面，涉及无线地下通信、地下传感和土壤天线等技术。这些系统帮助农民实时跟踪他们的土地状况，并在需要的时间和地点准确地施用水和其他投入物，例如化肥。尤其是，监测土壤状况对于帮助农民更有效地用水具有很大的希望。现在可以将传感器无线集成到灌溉系统中，以实时了解土壤水分含量。研究表明，该策略可以在不影响农场日常运营的情况下将灌溉用水需求减少20%至72%。什么是农业物联网即使在中东和北非等干旱地区，也可以通过高效的水资源管理来实现农业生产。但气候变化引起的极端天气事件使这变得更加困难。在过去的二十年里，美国西部屡屡发生干旱，再加上野火等其他灾害，使农作物损失了数十亿美元。几十年来，水专家一直在测量土壤水分，以便为水管理和灌溉决策提供信息。自动化技术已在很大程度上取代了手持式土壤水分测量工具，因为在偏远地区的生产现场，人工测量土壤水分非常困难。在过去的十年中，无线数据收集技术已经开始提供对土壤水分数据的实时访问，这可以促进更好的水资源管理决策。这些技术还可能在公共安全、城市基础设施监控和食品安全等领域有许多先进的物联网应用。农业物联网是一个由无线电、天线和传感器组成的网络，可收集田间农作物和土壤的实时信息。为了便于数据收集，这些传感器和天线无线连接到农场设备。农业物联网是一个完整的框架，可以检测农田状况、建议响应行动并向农业机械发送命令。田间连接的土壤湿度和温度传感器等设备使控制灌溉系统和自主节水成为可能。该系统可以安排灌溉、监测环境条件和控制农业机械，如播种机和施肥机。其他应用包括估计土壤养分水平和识别害虫。将网络置于地下的挑战无线数据收集有可能帮助农民更有效地用水，但将这些组件置于地下存在挑战。例如，当传输传感器数据的天线被埋在土壤中时，它们的工作特性会根据土壤的湿度而发生巨大变化。农民在田间使用重型设备，因此天线必须埋得足够深以避免损坏。当土壤变湿时，水分会影响传感器网络和控制系统之间的通信。土壤中的水会吸收信号能量，从而削弱系统发出的信号。稠密的土壤也会阻碍信号传输。一个研究实验室开发了一种理论模型和天线，通过改变工作频率和系统带宽来减少土壤对地下通信的影响。有了这个天线，放置在土壤表面的传感器可以向距离最远650英尺的灌溉系统提供实时土壤状况信息。改善土壤无线通信的另一种解决方案是使用定向天线将信号能量集中在所需方向。将能量引导到空气中的天线也可用于远程无线地下通信。农业物联网的下一步是什么随着农业物联网的成熟，网络安全对农业物联网变得越来越重要。农场网络需要先进的安全系统来保护它们传输的信息。还需要使研究人员和农业推广人员能够结合来自多个农场的信息的解决方案。以这种方式汇总数据将导致对用水等问题做出更准确的决策，同时保护种植者的隐私。这些网络还需要适应不断变化的当地条件，例如温度、降雨和风力。季节性变化和作物生长周期会暂时改变农业物联网设备的运行条件。通过使用云计算和机器学习，科学家可以帮助农业物联网响应周围环境的变化。最后，缺乏高速互联网接入仍然是许多农村社区的一个问题。例如，许多研究人员已将无线地下传感器和农业物联网集成到hub-hub灌溉系统中，但没有高速互联网接入的农民无法安装该技术。将基于卫星的互联网连接与农业物联网相结合可以帮助还没有宽带连接的农场。研究人员还在开发使用无人机的车载和移动农业物联网平台。这样的系统可以在田间提供持续的连接，使更多地方的更多农民能够使用数字技术。
