На традиционной ферме, удобрение, орошение и распыление пестицидов на сельскохозяйственные культуры напрямую зависят от человеческого фактора и основываются на опыте и физической работе крестьян. Это не только может обуславливать низкую эффективность рабочей производительности, серьезные излишние расходы воды, пестицидов и удобрений, но и ставит под сомнение качество и безопасность сельскохозяйственных продуктов. В Китае коэффициент использования воды составляет 51%,  - две третьих от коэффициента использования в развитых странах;  средний расход удобрений на гектар в 2,6 раза превышает соответствующий в США, а коэффициент использования пестицидов составляет лишь три пятых от показателя развитых стран.

Точная административная цифровизация сельского хозяйства  -  главный пункт урегулирования данных вопросов. Профессор исследовательского института автоматизации биосистем и информационных технологий Чжэцянского Университета Хэ  Юн утверждает,  что «для осуществления данной цели требуется решить два больших технических вопроса: первый – каким образом быстро и точно вычислить состояние роста растения и его фактические потребности, вторая – как осуществить точный уход за растением в соответствии с этими фактическими потребностями».

Хэ Юн со своей исследовательской группой посвятили многие годы на цифровизацию сельского хозяйства и исследование использования интернета вещей в аграрной отрасли. Начиная с 2004 года, при поддержке Национальной программы исследования и развития высоких технологий, после десятка лет исследований, были созданы умная сеть («интернет вещей») и скоростная система мониторинга в реальном времени, прослеживающие восприятие информации растениями об окружающей среде. Помимо этого, исследовательская группа разработала серию комплектующих к системе оборудований, овладела быстрым получением информации с земель сельхозназначения, а также наладила основные технические вопросы, такие, как улучшение административного контроля и точность передачи данных.

Быстрое измерение

Для осуществления цифровизации сельского хозяйства и точной стандартизации его управления, прежде всего, требуется быстрое получение информации растения об окружающей среде.

Идея исследования основана на быстром получении информации о развитии жизни из данных, взятых из листа растения, растения целиком и группы растений. Данная информация раскрывает механизм реагирования и взаимосвязь физиологических изменений между электромагнитным спектром и питательными веществами растения, полученные данные автоматически отправляются в систему для быстрого мониторинга; прежде всего, растения диагностируются на наличие микоза на ранних стадиях, а также проводится быстрая диагностика на наличие прочих болезней.

Относительно получения информации о растении, также разрабатывается проект контрольной системы, способной проводить мониторинг почвы и получать многомерные данные о процентном содержании в ней воды. Помимо этого, были изобретены методы и оборудование для быстрого неинвазивного получения трехмерного почвенного профиля на предмет содержания соли; разработаны испытательное оборудование и измерительная аппаратура для спектрального анализа почвы.

Стабильная передача

С точки зрения комплексной ситуации в сельском хозяйстве, беспроводная сеть передачи данных характерна низким энергопотреблением  и себестоимостью, а также стабильной передачей запросов. Были изобретены самоорганизующиеся сети с малым расходом энергии и приводными механизмами асинхронной гибернации сетевой службы; решены проблемы, связанные с удаленной передачей данных; были предложены реорганизация локальной сети и защитный алгоритм маршрутизации; реализованы самодиагностика и самовосстановление неполадок сети; устранены помехи беспроводного сигнала, приводящие к сбоям локальной сети; повысили стабильность сети беспроводной передачи данных, а расстояние передачи увеличилось с 500 до 5000 метров.

Умное управление

На базе мгновенного получения и стабильной передачи информации об окружающей среде и растениях, развиваются проекты систем умного контроля и управления ростом растений в режиме реального времени. Хэ Юн объясняет, что, благодаря автоматическому мониторингу информации о растительной среде в теплице и точному автоматическому удовлетворению всех условий, необходимых для роста растений, с помощью удобрений, воды и пестицидов, удается значительно сэкономить на человеческих ресурсах, а также получить социальные и экономические выгоды. 

Основываясь на системах оборудования умного контроля прорастания семян поливного риса и оборудования проверки качества и безопасности овощей и фруктов, произведенных заводами интернет вещей, был предложен и разработан проект системы с генеративным подходом по упаковке и маркировке товара анти-контрафактной наклейкой по месту происхождения товара, с целью повышения уровня безопасности качества отслеживания управляемости, обеспечения защиты от подделки и сохранности продуктов. 

Спустя более десяти лет исследований данный проект получил 36 патентов на изобретения, 20 патентов на полезную модель,  16 патентов на программное обеспечение, опубликовали 105 научных работ в первоклассных периодических изданиях, а также выпустили 9 учебных пособий. Разработанные система и оборудование уже были реализованы в производство, часть из них пошла на экспорт в такие страны, как США, Вьетнам, Бангладеш и прочие. За последние три года произошло внедрение и применение данных технологий в Пекине, Чжэцзяне, Хейлунцзяне и двадцати прочих городах и провинциях, охватывая фрукты и овощи, зерновые, цветы, травы и прочие многообразные сельскохозяйственные культуры. Общее количество обученного персонала составило 10 тысяч человек, площадь земель с внедренными технологиями равна 48,55 Га, прирост объема производства равен 28.5 млрд. юаней, получили несомненные преимущества в экономической, социальной и экологической сферах, а также способствовали научно-техническому прогрессу в сельскохозяйственной отрасли.