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。

 

智zhi能neng耕geng作zuo不bu僅jin對dui農nong作zuo物wu非fei常chang重zhong要yao，還hai對dui牲sheng畜chu也ye有you著zhe重zhong要yao的de意yi義yi。技ji術shu可ke以yi幫bang助zhu增zeng加jia牲sheng畜chu產chan量liang，改gai善shan其qi健jian康kang狀zhuang況kuang，並bing且qie可ke以yi避bi免mian任ren何he疾ji病bing的de爆bao發fa或huo傳chuan播bo。

 

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

 

隨(sui)著(zhe)對(dui)各(ge)種(zhong)水(shui)果(guo)和(he)蔬(shu)菜(cai)的(de)需(xu)求(qiu)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)長(chang)，為(wei)特(te)定(ding)類(lei)型(xing)的(de)植(zhi)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang)和(he)繁(fan)茂(mao)創(chuang)造(zao)理(li)想(xiang)的(de)條(tiao)件(jian)，變(bian)得(de)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。支(zhi)持(chi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)溫(wen)室(shi)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)環(huan)境(jing)條(tiao)件(jian)監(jian)測(ce)並(bing)作(zuo)出(chu)調(tiao)整(zheng)，以(yi)避(bi)免(mian)任(ren)何(he)偏(pian)差(cha)。 

 

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(chi)GPS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HTS221weishiduhewenduchuanganqierheyixinpian，baokuoganceyuanjianhemoniqianduan，ketongguoshuzichuanxingjiekoutigongceliangxinxi。ganceyuanjianbaokuojuhewudianjiezhipingmiandianrongqijiegou，nenggoujiancexiangduishidudebianhua。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。

 

●  yalichuanganqihaikeyijiancedaqiyali
，bingzuizhongyongyuhaibaceliang。youyuxuyaoshiyongmopiankaikoulaijianceyali，yalichuanganqihairongyishoudaoshuihehuaxuewuzhidewuran。yinci
，xuyaoyizhongnenggoumianshoulvhexiudenghuaxuewuzhideyingxiangdeyalichuanganqi。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。

 

當dang某mou些xie分fen析xi靠kao近jin感gan測ce節jie點dian或huo處chu於yu邊bian緣yuan時shi，可ke以yi有you效xiao利li用yong人ren工gong智zhi能neng。邊bian緣yuan計ji算suan可ke實shi現xian數shu據ju隱yin私si，降jiang低di帶dai寬kuan要yao求qiu以yi及ji雲yun計ji算suan要yao求qiu。邊bian緣yuan計ji算suan是shi指zhi在zai節jie點dian本ben身shen進jin行xing智zhi能neng感gan測ce和he處chu理li，因yin此ci這zhe些xie設she備bei的de選xuan擇ze非fei常chang重zhong要yao。智zhi能neng節jie點dian可ke以yi分fen析xi數shu據ju，運yun行xing傳chuan感gan器qi算suan法fa，估gu計ji上shang下xia文wen
，並bing將jiang數shu據ju發fa送song到dao雲yun以yi進jin行xing進jin一yi步bu處chu理li。

 

 

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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