As one of the oldest industries, agriculture has existed for thousands of years in China. It is the foundation of the national economy and the most fundamental for China to achieve sustainable development. However, with the transformation of our economic structure in recent years, the agriculture industry is facing tough challenges posed by factors such as the increasing shortage of agricultural labor force (farmers increasingly turning to migrant workers), the improper use of fertilizers and pesticides, and the shortage of water resources. How to achieve refined, green and sustainable development of agriculture is the key problem to be addressed in China and even across the world.
As the world's most populous country, China's food security has a huge impact on social stability. Over the years, the Central Government has issued the No. 1 document on "agriculture, rural areas and farmers," in an effort to highlight the importance of such issues, stress the development driven by scientific and technological innovation, and lead the accelerated development of modern agriculture. Now, with the increasing maturity of LoRa® and other Internet of Things (IoT) technologies, the traditional agriculture is combined with modern information and communications technologies to form smart agriculture, thus realizing unmanned, automatic and intelligent management.
作为领先的物联网产品和解决方案供应商，Milesight IoT Co., Ltd.（星纵智能）推出了多种产品，包括传感器、电磁阀控制器和数据收集器，为不同的传统传感器提供丰富的接口——这些全部采用 Semtech 的 LoRa 器件并在 LoRaWAN® 标准上运行。产品以先进的物联网通信和人工智能 (AI) 为技术核心，已出口到全球 129 个国家和地区，广泛应用于机器人、智能能源、工业自动化、畜牧养殖、温室、智能园区、智能办公室、智能交通、智慧城市、智慧安防等。
为提高粮食质量和产量，让农业工人从繁重的体力劳动中解放出来，星纵智能提供了一套利用 LoRa 实时监控农业应用的智能农业解决方案。LoRaWAN 网络的无线传输具有低功耗、广覆盖、易部署的特点，已广泛应用于智能农业场景。在本文中，我们将展示利用 LoRa 器件和 LoRaWAN 标准的星纵智能农业解决方案的不同应用。
作物生长离不开水，但灌溉过多或过少都会影响它们的生长。过度灌溉可能会浪费大量水资源。星纵智能推出集成 LoRaWAN 连接功能的灌溉系统，以实现智能农业。该系统包括一个多功能数据收集器，可检测光、二氧化碳、土壤温度和湿度、电导率以及农田的输入液位。收集到的农作物环境数据通过 LoRaWAN 网络网关显示在星纵智能物联网云上，用于实时监测和分析农作物的环境状况，从而代表用户做出明智的决策，以提高农作物的产量。
星纵智能还开发了一套系统来科学地查看和管理农田水位，并在水阀上安装了电磁阀控制器。水阀传感器可以检测土壤中的水分不足，届时星纵智能物联网云会及时发出警报，并触发水阀开关来灌溉农作物。在水分充足的情况下，水阀将关闭以停止灌溉。总体而言，联动控制的智能灌溉系统可以有效控制水资源浪费，减少人力，显著提高作物灌溉效率。
图 1：澳大利亚客户使用星纵智能的智能农业灌溉系统
作为世界主要的产茶国，中国急需将传统的制茶技艺与现代技术相结合。在制茶过程中，环境的温度/湿度以及空气中的含氧量对茶叶的发酵和烘干至关重要。该解决方案在茶叶烘干机内部的不同位置安装了温湿度传感器，以实时监测温湿度值，控制茶叶烘干过程中的温湿度，确保茶叶受热均匀，品质最佳。同时，传统的氧传感器和温湿度传感器通过利用 LoRaWAN 标准的多功能数据采集器连接，并通过 RS485 采集茶厂温湿度和含氧量数据。此外，PT100 温度传感器专为测量极端温度而设计，可用于实时监测茶叶烘干机中心部位的温度值和茶叶烘干机内部温度，避免过热或茶叶烘干机长时间工作造成的零件损坏。采集到的数据将发送到 LoRaWAN 网络网关，然后数据被转发到星纵智能物联网云进行分析，判断当前环境温度、湿度和含氧量是否合适，以及茶叶烘干机是否正常运行。
用户可以通过星纵智能物联网云和手机应用程序实时监测和查看环境数据，也可以在云平台上设置报警值。当检测到的数据超过阈值时，星纵智能物联网云会立即通过手机应用程序和电子邮件发送警告，以便用户及时调整以确保茶叶质量，避免因生产过程管理不当而造成损失。
图 2：福建三仰峰茶厂采用星纵智能解决方案
畜牧业对环境有着严格的要求，因为它会影响温度和湿度、空气、光线和食物的丰富度，从而对畜禽的健康成长有很大的影响。为此，星纵智能开发了一套具有 LoRaWAN 连接功能的完整智能畜牧业解决方案，可全面提高养殖业的效率，提升养殖者的经济效益。目前，该智能畜牧养殖系统已得到广泛应用。
通过放置具有 LoRa 的星纵智能传感器来检测畜禽舍内的温度和湿度、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳和光照水平，便可以收集温度和湿度以及有害气体浓度等环境数据。其他传感器可用于传统的发情监测、疫病监控。它们全部通过多功能数据采集器以 LoRaWAN 网络连接，可实时采集畜禽健康状态数据。此外，超声波距离传感器可用于精确测量自动喂食器中剩余的饲料和水。
最终，所有这些环境、牲畜和饲养数据都通过 LoRaWAN 网络网关上传到星纵智能物联网云，呈现为可视化数据以便于分析和管理。一旦检测到异常数据，星纵智能物联网云会立即向用户发出警报，饲养者可以及时调整通风、增加饲料，让畜禽拥有健康、舒适、合理的饲养环境。
图 3：荷兰一家养猪场配备星纵智能提供的智能畜牧养殖系统
Water level, temperature and quality are crucial to aquaculture. The ultrasonic distance sensor can collect data about the water level, whereas the PT100 temperature sensor can collect data about the water temperature. There is also an ammonia nitrogen sensor that can collect the water quality data.
水位或温度数据的任何异常都将通过具有 LoRaWAN 连接功能的电磁阀控制器与水阀或水温控制设备相关联，确保水产养殖场中的水保持充足或处于合适的温度。一旦发现水质异常，星纵智能物联网云将立即发出预警信息，让养殖者及时响应，确保水产品的质量和产量。
Fig. 4: Aquaculture farm
星纵智能总裁沈伟宏表示：“多年来，星纵智能一直致力于人工智能物联网 (AIoT) 解决方案和产品的研发和生产。通过与 Semtech 等世界领先的公司合作，我们推出了多款在 LoRaWAN 标准上运行的 AIoT 解决方案。Semtech 的 LoRa 技术功耗低、覆盖广、传输距离远、具有无线特性、易于构建和部署，是智能农业应用的理想选择。我们很自豪能用这样的解决方案和产品帮助农民、畜牧业者和渔业养殖者提高效率并生产更好的产品。”
除了智能农业，符合 LoRaWAN 标准的产品也广泛应用于智慧城市、智能交通、智能安防、智能建筑、智能办公室等领域。
Semtech 中国区销售副总裁黄旭东表示：“我们很高兴看到星纵智能针对智能农业推出采用 LoRaWAN 的高效解决方案。这充分展现了 Semtech 完整的 LoRa 物联网功能，可为农业提供智能管理、减少劳动力，同时提高农业、畜牧业和渔业的产量。有了 LoRa 的帮助，中国的农业产业将有更大的发展空间，并加速中国向农业强国的转型。”
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