“智禾”便携式作物长势监测传感器

一、项目名称

“智禾”便携式作物长势监测传感器

二、项目介绍

作物信息感知是智慧种植中的重要基础，为解决基于光谱反射率的作物检测中对象定位不清、细节信息缺失的问题，创新性的设计并开发了谱图融合便携式作物检测传感器系统。集成反射光谱与图像采集模块，传感器可以同步获取610、680、730、760、810和860nm的作物冠层反射光辐射强度值和彩色（RGB）图像，通过Wi-Fi模块远程发送至手机端，外接触发与支架结构辅助实现农田便携式采集的功能。本领域已经发表相关论文20余篇，发明专利2项，传感器用于便携式和农机载信息获取，在多个地区示范推广，促进农业物联网、实时变量施肥等装备的升级。

二、产品市场分析及竞争优势 

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并将检测感受到的信息，按一定规律转换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、计量、存储等要求。传感器在工业4.0时代扮演着十分重要的角色。根据传感器类型不同，具体包括温度和湿度传感器、压力传感器、图像传感器、光传感器、位置传感器、重力传感器等，而各类传感器根据不同的功能搭载不同的敏感元件。随着物联网在工业领域的应用推广，传感器的应用越来越广泛。目前，传感器主要应用在汽车、消费电子、智能家居、工业控制等方面。物联网产业快速发展，市场前景广阔。在此背景下，传感器市场的也得到进一步增长。据数据显示，2017年我国传感器市场规模为1815亿元，在2018年将突破2000 亿元。到了2019年，传感器扩大应用范围，市场规模进一步扩大，预计将达2310亿元。

近年来农业生产往大型集体方向发展,但相关技术设备的更新无法满足其规模发展的速度,如作物生长指标进行定量分析,需破坏性取样与化学分析,时效性差,常导致生产中过量施肥或肥料施用不足,对大面积农业生产造成极大的负面影响。国内外一些相关技术仍不能满足作物生产实践的应用需求,急需研发具有我国自主知识产权的集传感器、光谱监测模型、诊断决策模型等领域的先进技术。

目前智慧农业领域的知名企业三家，分别为：①中农绿科；研发的产品有自研智能植物工厂、温室控制系统、畜牧控制系统、远程管理与监控系统，以及传感器和农业生产设备。合作机构：鼎天农业科技有限公司、中国农业大学

教育部IOT项目办公室、北京航空航天大学。市场开拓情况：福建、贵州、新疆、浙江、宁夏、黑龙江。②托普物联；研发的产品有RFID、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。提供大田种植、温室大棚、畜牧养殖、水产养殖、食品溯源方案。合作机构：借助和各级政府的合作，为各省市农业项目提供智慧农业的解决方案。市场开拓情况：浙江、山东、新疆、辽宁。③安徽朗坤；研发的产品有提供食品溯源、加工监测、环境监测、物联网数据中心及云平台、远程会诊等解决方案。合作机构：新中桥通信、BF农业科技（以色列）、吉林辽源市政府、农业部。市场开拓情况：安徽、吉林、海南。

虽然传感器的成本近年来有了很大程度的下降，但其应用成本仍偏高，一个湿度传感器要几百元，一个土壤水分传感器要一千多元，一个温室全部环境参数传感器要在一万元左右，对于农民来说仍然是笔很大的投入，所以目前农业物联网应用还主要集中在一些科研院所、农业企业及政府推动的项目中，要大规模推广还需要大幅度的降低成本。目前传感器可能会由于安装位置不当而导致数据不准，或者传感器稳定性不好因时间而采集数据发生改变，也有部分无线传感器传输信号距离有限、数据传输不稳定、维护成本较高。再比如供电问题也不太好解决，若采用太阳能供电，则功率不够，若使用交流电则绝大部分温室无电而需重新布放电源线，这些都限制了物联网在农业中大规模普及。

“智禾”便携式作物长势监测传感器的优势以及解决方案，“智禾”是一款可以获得农作物冠层610、680、730、760、810和860nm的近红外(NIR)波长处的反射光辐射强度值和RGB彩色图像的传感器，具有低成本和便携等优点。可以实现移动通信设备的远程控制，数据的移动存储，电池重复使用，满足农业复杂的应用环境。为了快速获取作物营养和生物量参数，研发光谱与图像融合的作物长势检测系统。针对手持式、车载式和多旋翼无人机平台近地作物信息获取的应用场景需求，分别设计和开发谱图融合的多光谱传感器和多光谱空间分布检测系统，在完成系统标定与测试的基础上，进行田间应用与测试。此款传感器元件处于顶尖行列：●光谱模块：610、680、730、760、810和860nm；●图像模块：RGB；●电源：锂电池1.5V；●触发：按键与远程控制；●SD卡32G；●输出：原始光谱强度值与作物覆盖度；●处理：32FPS；●软件：Python编程语言；●可提供参数：NDVI、NDRE、DVI、RVI、SAYI等多指数（还可根据实际情况定制）。示范推广合作地区包括：江苏省兴化市国家粮食生产功能示范区、建三江国家农垦现代农业示范地区、河北省农林科学院旱作农业研究所、河南农业大学、东北农业大学等。取得了前期预定目标，并获得了合作单位的高度赞扬和评价。市场开拓目标为全国范围内推广应用。

三、商业模式及业务拓展计划　

　  发展“智慧农业”被列入我国“十三五”国民 经济社会发展规划中，《全国农业现代化规划（2016-2020）》提出实施五大《创新强农重大工程》之四: 实施“智慧农业引领工程”。国家发改委会同国土资源部、农业部、财政部等多个部委共同编制《全国高标准农田建设总体规划》，2020年前建成8亿亩高标准农田，总投资预计在8000亿元至16000亿元之间。

基于信息和智慧管理好复杂的农业系统，促进农业农村信息化，推进数字化、网络化、智慧化、智能化，转变农业发展方式，提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率。统筹城乡经济社会发展，实施乡村振兴战略，对面向农业、农村发展的信息服务业创新也提出了迫切需求。目前，我国智慧农业智慧农业主要的应用系统已有：①温室大棚智能化监测控；②畜禽养殖智能化监测控；③水产养殖产业信息化管理监测控；④农产品质量安全追溯与监管。

但是，中国农业物联网应用尚处于尝试性起步阶段。各地农业物联网应用示范基本呈各自为战，严重缺乏顶层设计，为示范而示范的现象较普遍，重复投入问题较突出，可持续发展商业模式较少。“智禾”便携式作物长势监测传感器的诞生与应用，可解决：①合理、高效、稳定的农业生态环境管理（农药、化肥的使用）及食品安全监控；②传感设备种类少，功能不全；③专家资源短缺难以满足日渐增长的农民信息需求；④农情预警不够及时综合性智能化决策及管理水平不高。目前已经与江苏省兴化市国家粮食生产功能示范区、建三江国家农垦现代农业示范地区、河北省农林科学院旱作农业研究所、河南农业大学、东北农业大学等签订了初步合作协议。

商业模式：①硬件：将传感器一次性销售，提供按年维保服务。②软件/平台：按年租赁，与运营商合作提供云服务方式，由运营商买断服务或进行收入分成。③系统集成：根据客户需要，提供生产环境的物联网系统建设。一次性收费。④增值服务（信息服务/电子商务平台）：专业知识库、经验指导、在线交易等。根据内容收费。

拓展计划：①拓展阶段：下一步中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室将与深圳坪山区中农智慧农业研究院、深圳市利正源农业物联网科技集团联合将“智禾”便携式作物长势监测传感器推广到长江三角洲区域，●预期时限：2020 — 2021年；●目标地域：安徽、浙江、江苏、上海；●预期成果：发展6个以上农业物联网项目，占据5%市场份额；发展10个以上合作伙伴；实现收入预计1000万元。②推广阶段：预期时限：2022 — 2023年；●目标地域：全国；●预期成果：发展40个以上农业物联网项目，占据15%市场份额，树立行业品牌。实现收入预计1亿元左右。

四、经营风险与对策　　

虽然“智禾”便携式作物长势监测传感器项目在国内传感器行业内处于领先水平。在工艺技术、设备选型、工程方案、市场前景等方面经过了缜密分析与可行性研究，并且做了充分的前期准备，但是还是存在着一定的投资风险。为了确保投资者做出正确选择，除本投资备忘录提供的其它资料外，提请投资者应特别认真地考虑下述各项风险因素。根据重要性原则或者可能影响投资决策的程度大小排序,“智禾”便携式作物长势监测传感器的风险如下：

（一）、行业环境风险

“智禾”传感器主要是智慧农业的核心，为检测农作物的生长，促进农业物联网、实时变量施肥等装备的升级。为人们认识和控制相应的农作物提供条件和依据。在信息社会中，人们为了推动农业现代化、智慧化的发展，需要用传感器来检测许多信息，传感器是流程自动控制系统和信息系统的关键技术之器件，其技术水平将直接影响到自动化系统和信息系统的水平。

对策：（1）紧密跟踪与探索世界发达国家对传感器的技术的开发与应用，不断加大研发投入，进一步加强与国内外科研院所及国际知名公司的技术密切合作，保持技术领先地位；（2）完善以市场为导向的技术创新体系，加强技术中心与营销部门的互动，不断提高创新技术的商业化转化能力，及时总结传感器技术应用的成功经验，充分发挥传感器业务对农业生产与农业物联网的拉动作用，尽快形成“三位一体”的互动性领先商业模式。

（二）、行业产业链上下游风险

我国传感器市场规模虽然庞大，但用于农业生产上的传感器却寥寥无几，而且对进口的依赖性很强，尤其在上游原材料上，其高端产品原材料进口比例高达80%以上，在市场的话语权较低，有一定的原材料风险。

对策：（1）由于农业现代化发展已列入国家发展的长远规划，政府的态度已非常明确，而且专门投巨资提高农业朝现代化、智慧化方向发展，因此，生产企业要降低行业依赖风险的主要举措，是进一步加强竞争情报收集与客户关系管理，及时了解传感器运营商等下游客户的业务发展动态，通过提供更加个性化的产品和服务来稳固老客户，通过不断开发新客户来扩大服务范围、减少行业依赖；（2）所需原材料将通过两方面措施加以保障：一方面，继续坚持择优采购，随时掌握国内外原材料及外协辅件的价格信息，稳固与主要供应商的战略伙伴关系，以保证供应的稳定性，进一步扩大采购范围，开辟新的采购渠道；另一方面，加强企业内部管理，充分利用已有的物流管理软件集中管理采购，在有效控制采购成本的同时使库存保持在合理的水平。

（三）、行业政策、市场风险

随着我国农业现代化的快速发展，适用于农业生产的传感器行业也在持续增长，一些发展问题也相互产生，如行业无序竞争，产品质量难以保证，为了保证行业稳定发展，有关部门出台了一些相关政策，在一定程度上制止了不利因素的发展。在市场竞争中，竞争的基本动机和目标是实现最大化收入。但是，竞争者的预期利益目标并不是总能实现的，实际上，竞争本身也会使竞争者面临不能实现其预期利益目标的危险，甚至在经济利益上受到损失。这种实际实现的利益与预期利益目标发生背离的可能性，就是竞争者面对的风险。风险是由不确定性因素而造成损失或获益的可能性。在市场竞争中，不确定性因素很多，虽然每个竞争者都期望实现其预期利益目标，但总不能全都成功，必然会有某些竞争者在竞争中败下阵来，承受竞争的损失。我国生产传感器的企业在技术上整体弱于欧美等国家，在全球化的背景下，外国品牌产品对我国本土企业的威胁较大，也会为投资者带来一定的竞争风险。

对策：建立和大力发展市场经济是中国政府的坚定选择，随着中国市场经济的不断发展，市场环境也会日趋完善，行业不规范的问题会逐步减少，这将有利于生产企业市场的拓展。而且，完善的产品质量和功能以及良好的销售服务体系是最终赢得客户的关键。因此，持续改善产品的质量与功能，进一步加强营销管理与售后服务体系建设，更好地满足客户的个性化需求。