《新品发布 | 极飞科技:智能农场,新秀登场》

  • 来源专题:农机装备
  • 编译者: 江浩
  • 发布时间:2025-06-05
  • 点击上方蓝字 轻松关注我们 农业科技侠交流群 入群可添加小编微信(扫描下方二维码,备注:来意-姓名-单位,若二维码添加失败,请公众号后台私信留言“入群”) 投稿、宣传推广、开白等请在本公众号后台回复“1” 转载请注明来源:本文转自农业科技侠数字与智慧农业微信公众号 编辑:陆峰 来源:极飞科技 声明:本文旨在前沿分享,若有编辑等问题,敬请后台留言
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相关报告
  • 《英国“氢气列车”即将登场》

    • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2020-06-07
    • 随着世界各地的铁路网络逐步淘汰老式柴油火车,英国即将测试一种新型发动机,这种发动机可能有助于铁路脱碳——氢动力火车。 从站台上看,它和其他英国通勤列车没什么两样。但当数百名乘客登上位于长岛马斯顿的钢质车厢时,他们看到了一个不同寻常的景象。在其中一辆车里,乘客被鼓励停在四个氢燃料罐、一个燃料电池和两个锂电池周围。 列车的氢动力系统产生的能量足以让列车行驶50至75英里。这辆名为Hydroflex的火车是英国第一辆由氢驱动的火车。2019年6月,它首次在昆顿轨道技术中心(QuintonRailTechnologyCentre)的轨道上向公众展示。昆顿轨道技术中心是位于英格兰埃文河畔斯特拉特福附近的长岛马斯顿(LongMarston)的一个测试设施。 来自伯明翰大学和英国波尔特布鲁克铁路公司的工程师研发了这款新列车,他们希望乘客能坐在列车的氢燃料电池旁。他们认为,乘客越早熟悉这项技术,就越早感到安全。 考虑到充满氢气的飞艇的不幸历史,比如命运多灾多吉的英国R101和德国兴登堡号,一些关于氢作为燃料来源的担忧也许是可以理解的。但是,氢动力火车已经成为一种可行的——而且更安全的——交通工具。我们离那些只把水作为废物排放的火车还有多远? 氢驱动火车的方式非常简单。燃料电池由阳极、阴极和电解质膜组成。储存的氢通过阳极,在那里它被分解成电子和质子。然后电子被强制通过一个产生电荷的电路,这些电荷可以储存在锂电池中,也可以直接发送到列车的电动马达。氢分子的剩余部分在阴极与氧反应,成为废物——水。 Hydroflex的氢气罐、燃料电池和电池目前被安置在一节载客车箱里,最终的计划是将它们储存在列车下面,以容纳更多的乘客。氢当然是非常易燃的,但在Hydroflex上,它被储存在四个安全的高压罐中,这是确保乘客安全的一系列措施之一。 在气候危机期间,运输行业对脱碳的需求不断增长,而Hydroflex只是其中的一个产品。2016年,德国推出了世界上第一辆氢动力火车CoradiaiLint,它只用一箱燃料就可以行驶600英里,与传统火车用一箱柴油行驶的距离相当。美国的工程师们也在致力于将一种“九头蛇”(黑科技)带到美国。然而,由于铁路已经是交通运输中温室气体排放量最低的行业之一,大规模铁路系统改革的价值是否值得还有待观察。 英国机械工程师学会(InstitutionofMechanicalEngineers)的数据显示,英国已经有42%的线路里程实现了电气化,这意味着如果使用可再生能源,这些列车将准备好实现零碳排放。目前,从汉普郡到伦敦的一条线路是世界上唯一一条完全使用太阳能的线路。然而,英国其余58%的铁路尚未实现电气化,因此仍需要柴油火车来保持这些地区之间的铁路连接。 开发Hydroflex的工程师表示,氢动力火车可能是解决英国铁路系统脱碳问题的答案,同时又不会导致轨道电气化的高成本。根据对英国和欧洲大陆的20条线路的评估,电气化一公里的铁轨需要花费75万到100万英镑(96.5万到130万美元)。氢动力火车更便宜,因为它们不需要大规模的轨道大修,而且可以通过改造现有的柴油火车来实现。这在农村地区尤其有益,因为那里有更多的里程要走,但却少有乘客能证明花费是合理的。 但是氢驱动火车也有自己的挑战。 伯明翰大学教授、Hydroflex项目负责人斯图尔特希尔曼森(StuartHillmansen)表示:“我们储存了大约20公斤氢气,这些氢气足以让燃料电池运转3个小时”。因此,长途旅行还不可行。伯明翰大学铁路研究与教育中心(CentreforRailwayResearchandEducation)的工程师们正在研究如何扩大这些限制。该中心是波特布鲁克在Hydroflex项目上的合作伙伴。 根据我们目前的储氢技术,氢所占的空间比同等的化石燃料要大得多——拉斐尔艾萨克 虽然氢燃料电池可以像柴油燃料一样节能,但储存气体可能是个问题。密歇根州立大学铁路研究与教育中心(CenterforRailwayResearchandEducation)研究铁路燃料替代品的研究员拉斐尔艾萨克(RaphaelIsaac)表示:“尽管每质量的氢具有很高的能量,但因为它非常轻,所以也占据了很大的体积”。他说:“以我们目前的储氢技术,氢所占的空间比同等的化石燃料要大得多,即使氢通常被压缩,它的单位体积效率仍然不如化石燃料”。 这也是火车上的空间问题。例如,Hydroflex的油箱必须足够小,以适合一辆普通的列车通过维多利亚时代的铁路隧道。这些空间限制是波特布鲁克选择用氢燃料动力系统改造老旧列车模型的原因之一,而不是像德国的阿尔斯通那样建造全新的车辆——现有的列车已经为它们必须经过的隧道进行了测量。 氢可以用其他方法和可再生能源来生产,如太阳能光伏发电和水电解——MargaretS.Wooldridge 尽管氢燃料的唯一直接废弃物是水,但获得这种形式的能源并不一定是绝对干净的。“挑战在于,目前氢是化学过程的副产品”,波特布鲁克创新和项目总监海伦辛普森(HelenSimpson)表示。目前最便宜、最常用的方法是利用天然气和高温蒸汽生产氢气。Hydroflex使用的氢是由天然气生产的氢混合而成的,但它的供应商中银(BOC)表示,它正在研究可再生能源的选项。 为了让氢能源真正可持续发展,其他不依赖化石燃料的生产方法需要成为主流。密歇根大学的航天工程师MargaretS.Wooldridge说:“氢可以通过其他方法和可再生能源来生产,比如太阳能光伏发电和水的电解”。电解利用电流将氧从水中分离出来,从而产生氢。这种电流可以用可再生能源产生,但还需要在小规模的试验示范之外进行。为了成为一种真正的绿色出行方式,氢的制造和储存需要使用可再生能源,比如离岸风力发电场和太阳能电网,而不是化石燃料。 氢动力火车的另一个挥之不去的环境问题是锂电池的使用。目前,锂的加工对周围环境造成了很大的影响。例如,开采一吨锂需要50万加仑的水,而开采锂与环境恶化的几个指标有关。研究人员希望在未来可以用太阳能从海水中提取锂,但这一想法仍处于试验阶段。 另一方面,像Hydroflex这样的列车的一个主要优点是其作为双模列车的潜力,这意味着它们既可以在电气化线路上运行,也可以在常规线路上运行。因此,尽管建造新的氢动力列车(其中一辆Alstrom氢动力列车的成本约为519万英镑)或翻新旧列车肯定是有成本的,但它们是一种灵活的选择,而大多数线路——尤其是农村线路——还没有被改造成可搭载电力列车线路。 辛普森说:“在这个领域,氢燃料是一种真正具有成本效益和价值的替代能源,并提供了一条低碳铁路”。“我们有这么多乘客需求不高的长途线路,但电气化线路的成本效益却不存在”。 这对乘客也有好处,与柴油火车相比,氢动力火车,就像电动火车一样,也是出奇地安静。与电动火车不同的是,它们对整个网络的破坏状态更有弹性。艾萨克说:“共享的电力基础设施意味着,如果基础设施遭到破坏,一条线路上的许多列车的运营都会受到影响”。例如,如果输电线断了,氢动力火车可以转换到燃料电池。 发展向铁路提供氢气的基础设施存在着巨大的挑战——斯图尔特·希尔曼森 在客运列车不那么受欢迎的国家,比如美国,将货运列车转化为氢动力的能力,将是实现大规模生产的关键。最近一份由美国能源部和联邦铁路局赞助的报告指出,虽然用氢气驱动货运列车在技术上更具挑战性,但它最终将具有“最高的社会价值”。然而,货运比客运更重,所以它需要更多的氢,或者更有效地压缩氢,来承载相同的负荷,达到目前柴油货运列车所能达到的相同距离。 伯明翰大学的工程师们目前正在研究更有效的压缩氢气的方法,这是氢动力公司仍需克服的几个障碍之一。希尔曼森说:“在发展向铁路提供氢气的基础设施方面,存在着巨大的挑战”。“这种技术是存在的,但这些行动的规模需要扩大”。 但工程师们强调,Hydroflex不仅仅是氢动力技术的示范,它将成为一种可行的商用列车。为了证明商业用途是安全的,这列火车需要通过一长串的审批,但参与该项目的人估计,Hydroflex最快将在两年后全面投入运行。 考虑到英国到2040年完全淘汰柴油火车的雄心,Hydroflex或许会成为英国最受期待的车型之一。
  • 《2024美国农场和牧场报告:精准农业如何真正落地?》

    • 来源专题:农机装备
    • 编译者:袁雪
    • 发布时间:2025-05-07
    • 点击上方蓝字 轻松关注我们 美国农业部近日发布的《2024年美国农场与牧场概况报告》揭示了美国农业结构、农场经营者家庭福祉、精准农业技术应用等关键趋势。在数字农业持续发展的背景下,该报告特别聚焦于精准农业技术的采用现状与动因,为我们理解其在真实农业生产中的落地情况提供了翔实的数据支持与政策启示。 美国家庭农场仍是农业生产主力 美国农业部2024年最新发布的《农场与牧场概况报告》显示,截至2023年,美国全国共有188.98万个农场,其中96%为家庭农场,贡献了83%的农业总产值。这些农场在规模、收入和经营方式上展现出高度多样性。 小型家庭农场是数量最多的群体,占全部农场的86%,经营着41%的农业用地,但仅创造了17%的农业产值。其中包括低销售型、非农业主职型、和退休型等细分类别,这类农场普遍规模小、生产效率低、对市场波动的抵御能力较弱。相较之下,大型家庭农场(总营收超100万美元)虽然数量仅占总数的4.5%,却贡献了近一半(48%)的农业总产值,展现出更强的生产能力和盈利水平。 非家庭农场占农场总数的3.5%,其农业产值占比在2023年升至16.8%,同比大幅上升,显示出公司化经营和资本密集型农业在美国农业中的比重逐渐上升。 精准农业呈现“技术+规模”双驱动 随着农业科技进步与数字基础设施的不断完善,精准农业(Precision Agriculture, PA)技术逐步进入美国农场主的管理决策体系。2023年,美国农业部首次通过全国性调查系统性收集了精准农业技术的使用数据,覆盖作物种植和畜牧业的多个技术类型。 1. 技术使用率随农场规模显著提升 调查数据显示,精准农业技术的使用呈现显著的规模效应: 产量监测器与土壤图等为作物管理提供数据基础的工具,在小型种植农场中的采用率仅为13%,而在大型种植类家庭农场中达68%。 自动导航系统(用于自动驾驶拖拉机等机械设备)在小型农场中仅有9%采用,中型农场达52%,大型农场则高达70%。 变量施用技术(VRT),即可根据地块情况调整施肥、播种量或农药剂量的系统,小型农场采用率为5%,中型农场为32%,大型农场为45%。 这些数据说明:精准农业技术的普及路径并非平均化推进,而是以“高价值大规模”为导向优先落地到大型农场。较大的土地面积与生产规模使得这类技术的投资回报率更高,因此更容易实现落地与扩展。 2. 高端技术应用仍有限 尽管部分技术如自动导航和VRT在大型农场中渗透率较高,但一些更复杂或更昂贵的精准农业工具使用率仍然偏低: 无人机用于图像采集与农药喷洒的整体采用率不高,在大型家庭农场中为12%,非家庭农场为13%。 机器人挤奶系统主要用于奶牛场,整体采用率为19%。 牲畜可穿戴设备(用于监测体温、位置、营养等),在大型养殖场的采用率为12%,而在小型养殖场中仅为1%。 这说明,即使是在资本实力较强的大型农场中,一些技术因其高昂的成本、复杂的操作系统或依赖外部服务平台等因素,仍存在一定的落地障碍。 精准农业采纳动因:节本与省力双驱动 美国农业部的调查不仅关注精准农业技术的使用率,还深入分析了农民为何决定采用这些技术。结果显示,不同技术的采纳动因紧密契合其功能特点,呈现出“经济效益 + 劳动力优化”的双重驱动机制。 1. 提高产量与降低成本是普遍诉求 多数农民选择引入精准农业技术,核心目标在于提升单位产出、优化资源配置。例如: 55%采用产量监测器、地图或土壤图的农场表示,采纳原因是“提高产量”; 41%表示为“减少购买的投入成本”(如肥料、农药); 40%则希望“改善土壤质量或减少环境影响”。 对于采用变量施用技术(VRT)的农场来说,“节约投入成本”的动因更为显著,高达62%的用户将其作为首要理由。 2. 减少劳动力与操作疲劳成重要推力 除经济回报外,精准农业技术释放劳动力、改善作业条件的作用也越来越被重视: 在使用自动导航系统的农场中,50%表示“节省劳动力”是主要动因,64%认为“减少操作疲劳”是关键考量; 对于使用机器人挤奶系统的农场来说,这两个比例分别高达77%与41%,突显其在高强度作业场景中的优势。 这一趋势特别适用于劳动密集型或用工紧张的地区——精准农业不只是“高效”,更是“减负”。 3. 数字基础设施影响技术落地 一些精准农业技术对数据传输依赖性较强,例如牲畜可穿戴设备。虽然部分设备可在本地存储和处理数据,但若需实现远程实时监测与智能决策,则必须依赖高速互联网。 在采用此类技术的农场中,38%表示“宽带接入”是影响他们采纳决策的重要因素。由此可见,农村网络基础设施的完善程度,直接影响精准农业技术的应用深度与广度。 小型农场的困境与技术落差 尽管精准农业技术带来了可观的产出提升与成本节约潜力,但小型家庭农场的“技术可及性”问题依然突出。报告揭示了影响这一群体技术采用率的结构性因素。 1. 盈利能力薄弱,投资意愿低 以低销售型家庭农场为例: 年现金总收入(GCFI)低于15万美元; 家庭年收入中位数仅为58,300美元,农业经营的平均净收入为-5,700美元; 多数家庭依赖场外收入维持生计。 这类农场的基本运行尚属“低效或亏损状态”,因此缺乏足够资金和动力去投资高成本、高复杂度的精准农业技术。 2. 技术门槛高,服务支持有限 精准农业涉及软硬件系统协同、数据采集与分析、设备维护等一系列流程,小型农场往往缺乏: 技术能力:如精准播种、变量施肥或远程数据处理所需的专业知识; 基础设施:如宽带接入、智能设备接口; 服务渠道:周边缺乏能提供安装调试、数据分析的第三方农业技术服务商。 这使得小型农场即便意识到精准农业的潜力,也很难实现“从愿望到实践”的跃迁。 3. 政策补贴偏向大中型农场 报告指出,美国农业部的多项补贴政策(如反周期补贴、自然资源保护服务NRCS补助等)更倾向于总营收超过35万美元的中型及大型家庭农场。 虽然小型农场获得了多数CRP(保护性休耕计划)补贴,但这类补贴主要用于限制耕地开垦、支持生态恢复,而非直接用于生产性技术升级。这使得小型农场在“数字化转型”中处于相对劣势地位。 让精准农业真正落地的路径选择 精准农业技术的发展不仅仅是农业现代化的标志,更是全球应对气候变化、提高农业韧性和保障粮食安全的重要工具。然而,美国农业2023年报告所揭示的“技术应用鸿沟”也说明,仅靠市场驱动难以实现精准农业的全面普及,还需政策、资本和服务体系的深度协同。 1. 推动差异化技术推广模式 针对不同规模与类型的农场,制定匹配的技术路径: 中大型农场:应鼓励其加快集成多种精准农业技术(如自动导航、VRT、无人机),通过政府贴息贷款、购置补贴、数字平台对接等方式降低边际投入; 小型家庭农场:优先引入低成本、操作简便的基础性精准技术,如土壤图生成、简易无人机图像采集等,并提供技术培训与运维支持。 这一“分级推广”策略有助于提高技术落地效率,避免资源错配。 2. 建设数字农业公共基础设施 精准农业的运行效率离不开稳定、高速的数据环境,尤其是远程数据采集与智能决策过程。建议: 加快农村宽带网络与5G基站建设,特别是在精准畜牧业和大田作物集中分布区; 建设基于GIS的区域级农业数据中心,支撑多源数据整合与开放; 鼓励农场间共享采样平台、遥感数据与应用算法,提高技术普惠性。 3. 强化“农技+服务”双轨支持机制 精准农业设备在安装、调试、维护、数据解读方面对农民提出了更高要求。因此,需要打造一套“可用、好用、易学”的服务体系: 支持农业服务企业或合作社发展农业SaaS系统、农机远程诊断服务等新型业务; 建立“技术推广+应用演示+操作培训”的综合服务站,特别在小型农场集中区域; 推动大学、研究所与本地农户合作,构建“田间-云端”一体化试点示范基地。 4. 注重环境绩效与可持续发展 精准农业不仅仅是产出工具,更是实现绿色发展的“生态技术”。建议: 鼓励VRT技术与碳足迹、氮素流失监测系统联动,提升农业资源使用效率; 对实现显著节肥、节药、减排效果的农场进行生态补贴; 推动将精准农业纳入国家或地方的气候智慧型农业政策框架。 精准农业真正落地的关键是什么? 美国农业部2024年农场报告清晰勾勒出一幅精准农业发展的现实图景:技术已经从“可用”迈向“实用”,但尚未“普惠”。当前,精准农业正处在由局部示范向全面普及的转型关口,其能否真正落地,取决于几个核心要素: 技术能不能“匹配”不同农场:当前精准农业高度依赖规模经济和专业能力,小型农场面临明显门槛,急需低成本、低复杂度的定制解决方案; 政策能不能“托底”弱势群体:在补贴分配、基础设施建设和技术服务方面,若不能让小型和中等农场也享有公平的支持,精准农业将难以成为全行业转型的发动机; 生态能不能“配齐”服务与人才:设备不是落地的终点,运维能力、数据解读、系统集成才是精准农业的“最后一公里”,这要求公共与市场服务生态同步跟进。 归根结底,精准农业的真正落地,不仅是技术进农门,更是能力进农人、服务进农田、生态进农场。 《2024年美国农场与牧场概况报告》全文获取途径:本公众号后台回复“441” 农业科技侠交流群 入群可添加小编微信(扫描下方二维码,备注:来意-姓名-单位,若二维码添加失败,请公众号后台私信留言“入群”) 投稿、宣传推广、开白等请在本公众号后台回复“1” 转载请注明来源:本文转自农业科技侠数字与智慧农业微信公众号 编辑:周远 声明:本文旨在前沿分享,若有编辑等问题,敬请后台留言