隨著城市化的發展、天氣的變化和人口的增加
，農業部門麵臨著諸多挑戰。亟需增加單位麵積的產量。由於對資源
、肥料和農藥的無節製使用
，傳統的耕作方式導致了農田退化。 

 

智能農業日益成為增加產出和優化資源利用的重要舉措。對於消費者所需的水果、蔬菜或糧食的有機耕作和種類增加，智能農業同樣非常重要。

 

zhinenggengzuobujinduinongzuowufeichangzhongyao，haiduishengchuyeyouzhezhongyaodeyiyi。jishukeyibangzhuzengjiashengchuchanliang，gaishanqijiankangzhuangkuang，bingqiekeyibimianrenhejibingdebaofahuochuanbo。

 

農業物聯網（IoT）由傳感器、處理
、連接、網關和雲解決方案構成，這些解決方案根據具體用例進行工作優化。

 

物聯網在農業用例中的作用

 

作物監測

 

為(wei)了(le)獲(huo)得(de)最(zui)大(da)的(de)作(zuo)物(wu)生(sheng)產(chan)力(li)，需(xu)要(yao)對(dui)土(tu)壤(rang)和(he)環(huan)境(jing)的(de)濕(shi)度(du)和(he)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，不(bu)僅(jin)要(yao)對(dui)絕(jue)對(dui)濕(shi)度(du)和(he)溫(wen)度(du)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)，還(hai)要(yao)對(dui)短(duan)時(shi)間(jian)和(he)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)變(bian)化(hua)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)。該(gai)數(shu)據(ju)可(ke)以(yi)和(he)作(zuo)物(wu)的(de)理(li)想(xiang)狀(zhuang)況(kuang)相(xiang)關(guan)聯(lian)。這(zhe)種(zhong)監(jian)測(ce)還(hai)有(you)助(zhu)於(yu)確(que)定(ding)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)農(nong)藥(yao)和(he)肥(fei)料(liao)的(de)時(shi)間(jian)和(he)用(yong)量(liang)，以(yi)便(bian)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)減(jian)少(shao)其(qi)用(yong)量(liang)。

 

溫室

 

suizheduigezhongshuiguoheshucaidexuqiudebuduanzengchang，weitedingleixingdezhiwudeshengchanghefanmaochuangzaolixiangdetiaojian，biandefeichangzhongyao。zhichiwulianwangdewenshikeyijinxinghuanjingtiaojianjiancebingzuochutiaozheng，yibimianrenhepiancha。 

 

遠程灌溉

 

遠(yuan)程(cheng)灌(guan)溉(gai)是(shi)下(xia)一(yi)步(bu)監(jian)測(ce)舉(ju)措(cuo)
，其(qi)中(zhong)根(gen)據(ju)土(tu)壤(rang)以(yi)及(ji)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)和(he)濕(shi)度(du)進(jin)行(xing)灌(guan)溉(gai)控(kong)製(zhi)。支(zhi)持(chi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)灌(guan)溉(gai)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)節(jie)約(yue)用(yong)水(shui)
，還(hai)可(ke)以(yi)確(que)保(bao)為(wei)作(zuo)物(wu)提(ti)供(gong)適(shi)量(liang)的(de)水(shui)份(fen)。在(zai)支(zhi)持(chi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)灌(guan)溉(gai)中(zhong)
，根(gen)據(ju)土(tu)壤(rang)濕(shi)度(du)確(que)定(ding)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)灌(guan)溉(gai)，而(er)不(bu)是(shi)根(gen)據(ju)預(yu)設(she)或(huo)預(yu)定(ding)的(de)間(jian)隔(ge)進(jin)行(xing)灌(guan)溉(gai)。

 

牲畜監測

 

在支持物聯網的農場中，對綿羊、豬、雞、牛等牲畜進行健康監測

，從而確定所有疾病、授(shou)精(jing)期(qi)和(he)活(huo)躍(yue)度(du)。將(jiang)支(zhi)持(chi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)牲(sheng)畜(chu)的(de)耳(er)朵(duo)或(huo)其(qi)他(ta)身(shen)體(ti)部(bu)位(wei)，以(yi)監(jian)測(ce)其(qi)體(ti)溫(wen)和(he)活(huo)躍(yue)度(du)。對(dui)於(yu)溫(wen)度(du)異(yi)常(chang)的(de)牲(sheng)畜(chu)，可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)並(bing)提(ti)供(gong)醫(yi)療(liao)護(hu)理(li)，以(yi)免(mian)疾(ji)病(bing)傳(chuan)染(ran)到(dao)其(qi)他(ta)牲(sheng)畜(chu)。牲(sheng)畜(chu)的(de)活(huo)躍(yue)度(du)不(bu)僅(jin)與(yu)健(jian)康(kang)息(xi)息(xi)相(xiang)關(guan)，還(hai)與(yu)產(chan)出(chu)質(zhi)量(liang)相(xiang)關(guan)。活(huo)躍(yue)牛(niu)隻(zhi)的(de)產(chan)奶(nai)量(liang)要(yao)多(duo)於(yu)懶(lan)散(san)牛(niu)隻(zhi)的(de)產(chan)奶(nai)量(liang)。

 

支持物聯網的農場還會對飼養牲畜的環境進行監測

，以確保其具備適當的生活條件。 

 

地理圍欄

 

在zai大da型xing農nong場chang中zhong，可ke以yi允yun許xu牲sheng畜chu在zai自zi然ran條tiao件jian下xia放fang養yang和he生sheng存cun。在zai不bu對dui牲sheng畜chu進jin行xing鎖suo定ding的de情qing況kuang下xia，重zhong要yao的de是shi要yao確que保bao其qi安an全quan性xing，並bing確que保bao其qi不bu會hui遠yuan離li農nong場chang。因yin此ci
，需xu要yao使shi用yong支zhi持chiGPS的跟蹤器對其進行監測。跟蹤器包括用於監測其運動的運動傳感器，和支持GPS的地理圍欄，以便在牲畜離開指定區域時發出警報。

 

支持物聯網的智能農業的架構

 

 

在農業中使用的典型物聯網係統包括以下模塊

 

●  傳感器

●  信號調節

●  處理與安全性

●  能源管理

●  連接 

●  定位

 

意yi法fa半ban導dao體ti可ke以yi提ti供gong各ge式shi各ge樣yang的de半ban導dao體ti設she備bei，能neng夠gou滿man足zu上shang述shu各ge種zhong模mo塊kuai的de需xu求qiu。在zai本ben文wen中zhong，我wo們men將jiang重zhong點dian介jie紹shao構gou成cheng所suo有you物wu聯lian網wang係xi統tong基ji礎chu的de傳chuan感gan器qi和he連lian接jie解jie決jue方fang案an。

 

傳感器

 

傳感器用於檢測外部輸入，構成了所有物聯網係統的基礎。 

 

●  加速度計用於檢測運動、活動水平、農場侵入等。意法半導體的超低功耗加速度計LIS2DW12具有可配置的噪音模式
，能夠在精度和電流消耗之間進行選擇

，甚至具有優化功率的自動睡眠和喚醒功能。

 

●  濕度和溫度傳感器用於土壤監測、環境空氣監測和牲畜健康監測。這些傳感器為農業用例中物聯網的可實施性提供了數據輸入。

意法半導體的HTS221為wei濕shi度du和he溫wen度du傳chuan感gan器qi二er合he一yi芯xin片pian
，包bao括kuo感gan測ce元yuan件jian和he模mo擬ni前qian端duan，可ke通tong過guo數shu字zi串chuan行xing接jie口kou提ti供gong測ce量liang信xin息xi。感gan測ce元yuan件jian包bao括kuo聚ju合he物wu電dian介jie質zhi平ping麵mian電dian容rong器qi結jie構gou，能neng夠gou檢jian測ce相xiang對dui濕shi度du的de變bian化hua。STTS22H是一種超低功耗高精度數字溫度傳感器，在整個工作溫度範圍內都具有高性能。STTS22H是一種帶隙溫度傳感器，可單個ASIC中集成了模數轉換器、信號處理邏輯和I²C/ SMBus 3.0接口。

 

●  壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)大(da)氣(qi)壓(ya)力(li)，並(bing)最(zui)終(zhong)用(yong)於(yu)海(hai)拔(ba)測(ce)量(liang)。由(you)於(yu)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)膜(mo)片(pian)開(kai)口(kou)來(lai)檢(jian)測(ce)壓(ya)力(li)
，壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)還(hai)容(rong)易(yi)受(shou)到(dao)水(shui)和(he)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)的(de)汙(wu)染(ran)。因(yin)此(ci)，需(xu)要(yao)一(yi)種(zhong)能(neng)夠(gou)免(mian)受(shou)氯(lv)和(he)溴(xiu)等(deng)化(hua)學(xue)物(wu)質(zhi)的(de)影(ying)響(xiang)的(de)壓(ya)力(li)傳(chuan)感(gan)器(qi)。LPS33HW即為此類傳感器，具有O形圈，耐水性高達10巴（最大深度為90米）

，並且不受上述化學物質和鹽的影響。

 

連接

 

對於農業中的連接解決方案，可以從以下應用需求探知一二。

 

-距離：對於室內監測，首選短程射頻（RF）技術，如Bluetooth、BLE和Wi-Fi，因為這些技術可以從傳感器節點收集數據並將其發送到網關，以便進行下一步傳輸。對於大型農場的監測
，首選遠程技術，如GPRS和LPWAN（如Sigfox），因為這些技術直接可實現與電信基礎設施的連接。BLE Mesh和6LowPan等Mesh技術可以擴大短程通訊技術的通訊距離，使其適於在室外使用。 

 

-功耗：大多數農業用例均通過非充電電池供電，因此，與功耗高上數倍的Wi-Fi、藍牙和GPRS相比，應當首選BLE、RF subGhz和LPWAN（如Sigfox）等技術。

 

因此

，在本文中
，我們將對BLE和subGhz進行重點介紹，因為這二者似乎是農業生態係統中最適用的連接技術。

 

低功耗藍牙[BLE]是一種無線個人局域網[WLAN]技術，在實現設備與智能手機互聯時
，其電流消耗量僅為傳統藍牙和Wi-Fi的一小部分。它的工作頻率範圍為2.4 Ghz，屬於全球免許可證的ISM頻段。Blue Mesh是一種軟件解決方案，用於將多個BLE（低功耗藍牙）設備連接到Mesh網絡中，以構建物聯網（IoT）解決方案。Mesh解決方案的引入，使得處於網絡直接通訊距離以外的設備也可以實現連接。

 

意法半導體的BlueNRG-2是一款通過BLE 5.0認證的超低功耗藍牙SoC
，可提供與傳感器的無縫連接、支持 Privacy 1.2以及Secure Connection 4.2
，最大輸出功率為8dBm
，可以實現和互聯網設備的可靠連接。此外
，它還完全兼容BLE Mesh協議。

低功耗廣域網（LPWAN）技術是連接領域的另一項革新，這種技術能夠以極低的功耗實現數千米的連接距離
，因此可以采用非充電紐扣電池供電。Sigfox是一種LPWAN技術，能夠以極低的電流消耗，實現全球雲或長距離連接。 

 

為了能夠在同一套方案中同時實現短距離和長距離，意法半導體推出了一款獨特的解決方案，將BLE和基於S2LP的Sigfox無線通訊技術整合到一個通用解決方案中。雙無線通訊技術的使用可通過Sigfox提供長距連接，並能使用BLE實現與智能手機的連接。智能手機與Sigfox設備連接後
，可以通過所支持的用戶界麵(UI), 實現空中固件升級(OTA)，以及直接進行配置與控製等其他功能。

 

邊緣智能

 

物wu聯lian網wang在zai農nong業ye應ying用yong中zhong的de最zui重zhong要yao的de一yi個ge方fang麵mian，是shi能neng夠gou分fen析xi單dan個ge農nong作zuo物wu或huo牲sheng畜chu的de數shu據ju
，並bing將jiang其qi與yu實shi際ji生sheng產chan力li相xiang關guan聯lian。人ren工gong智zhi能neng采cai用yong的de是shi一yi組zu自zi然ran啟qi發fa式shi計ji算suan方fang法fa，而er機ji器qi學xue習xi是shi指zhi使shi機ji器qi能neng夠gou識shi別bie基ji本ben模mo式shi
，以yi便bian通tong過guo數shu據ju分fen析xi做zuo出chu預yu測ce和he建jian議yi的de技ji術shu。但dan是shi，由you於yu支zhi持chiIoT的農業設備數量眾多
，因此，從傳感器發送到雲的原始數據要求不斷擴大所需的數據帶寬和雲中計算能力。

 

dangmouxiefenxikaojingancejiedianhuochuyubianyuanshi，keyiyouxiaoliyongrengongzhineng。bianyuanjisuankeshixianshujuyinsi，jiangdidaikuanyaoqiuyijiyunjisuanyaoqiu。bianyuanjisuanshizhizaijiedianbenshenjinxingzhinenggancehechuli，yincizhexieshebeidexuanzefeichangzhongyao。zhinengjiediankeyifenxishuju，yunxingchuanganqisuanfa，gujishangxiawen
，bingjiangshujufasongdaoyunyijinxingjinyibuchuli。

 

 

結論

 

農(nong)業(ye)是(shi)所(suo)有(you)社(she)會(hui)的(de)重(zhong)要(yao)支(zhi)撐(cheng)
，但(dan)隨(sui)著(zhe)人(ren)口(kou)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)變(bian)得(de)負(fu)擔(dan)沉(chen)重(zhong)，因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)最(zui)大(da)限(xian)度(du)地(di)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)力(li)，以(yi)最(zui)佳(jia)方(fang)式(shi)利(li)用(yong)可(ke)用(yong)資(zi)源(yuan)。支(zhi)持(chi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)農(nong)業(ye)有(you)助(zhu)於(yu)實(shi)現(xian)所(suo)期(qi)望(wang)的(de)結(jie)果(guo)，並(bing)可(ke)以(yi)協(xie)助(zhu)做(zuo)出(chu)明(ming)智(zhi)決(jue)策(ce)。隨(sui)著(zhe)超(chao)低(di)功(gong)耗(hao)精(jing)密(mi)技(ji)術(shu)的(de)出(chu)現(xian)，現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)將(jiang)所(suo)有(you)可(ke)能(neng)的(de)農(nong)作(zuo)物(wu)和(he)牲(sheng)畜(chu)與(yu)物(wu)聯(lian)網(wang)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)。要(yao)成(cheng)功(gong)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)點(dian)，需(xu)要(yao)與(yu)合(he)適(shi)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)和(he)技(ji)術(shu)領(ling)導(dao)者(zhe)開(kai)展(zhan)合(he)作(zuo)。意(yi)法(fa)半(ban)導(dao)體(ti)是(shi)全(quan)球(qiu)物(wu)聯(lian)網(wang)客(ke)戶(hu)的(de)首(shou)選(xuan)，能(neng)夠(gou)讓(rang)客(ke)戶(hu)從(cong)其(qi)推(tui)出(chu)的(de)尖(jian)端(duan)技(ji)術(shu)中(zhong)獲(huo)益(yi)匪(fei)淺(qian)。 

 

 

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