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基于LoRa物聯網技術的智慧農業,實現1人管理1300英畝農場

2019-05-14 09:28 拓寶科技

導讀:4月27日,中國農業工程學會在北京中國國際展覽中心召開“第十屆中國國際現代農業博覽會”

4月27日,中國農業工程學會在北京中國國際展覽中心召開“第十屆中國國際現代農業博覽會”,集中展示了我國農業近年來的科技成果和發展。根據國際研究預測,全球智慧農業將快速發展,全球智慧農業的市場規模將從2016年的90.2億美元達到2025年接近700億美元的規模,中國作爲農業大國,其智慧農業發展市場空間極大。

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我國傳統農業發展痛點

“面朝黃土背朝天,風吹日曬滿身土”,這是傳統農民生産的真實寫照。我國是農業大國,農村人口有9億多,占全國總人口的70%左右,農業生産總值占國民生産總值的20%。但我國農業多數還停留在傳統農業的階段,大部分地區農業基礎設施落後,導致農業勞動生産率低;且我國農業集約化手段主要表現在使用大量化肥和農藥,其對水體、土壤、大氣和生物多樣性所造成的負面影響是巨大的,生態環境的破壞反過來會極大影響農作物的生長。

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政策利好,智慧農業勢在必行

近年來,隨著信息化社會的到來,物聯網技術逐漸向農業滲透,爲了讓廣大農民群衆在分享信息化發展成果上有更多獲得感,國家不斷推出各種智慧農業相關政策,致力于通過數據和知識爲生産者提供科學的解決方案,彌補經驗的不足,最終提高整體效益。

2016年9月,農業部印發《十三五”全國農業農村信息化發展規劃》,提出“十三五”期間,把信息化作爲農業現代化的制高點,以建設智慧農業爲目標,著力加強農業信息基礎設施建設,著力提升農業信息技術創新應用能力,著力完善農業信息服務體系,加快推進農業生産智能化、經營網絡化、管理數據化、服務在線化,全面提高農業農村信息化水平。

2017年1月,農業部辦公廳關于做好2017年數字農業建設試點項目前期工作的通知指出,2017年重點開展大田種植、設施園藝、畜禽養殖、水産養殖4類數字農業建設試點項目,結合産業類型,支持精准作業、精准控制設施設備、管理服務平台等內容建設。

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LoRa技術應用于智慧農業的優勢

農村有一句話叫“要致富,先修路”,在過去,便利的交通運輸對農村發展及致富有著重要意義。隨著互聯網的發展,這條“路”已不在單純的指公路、高速,而是指提供服務農民的信息通道。智慧農業就是將物聯網技術運用到傳統農業中去,運用傳感器和雲平台,對農業生産進行遠程控制,使傳統農業具有“智慧”。物聯網在智慧農業的建設過程中,將在以下幾個方面帶來實際的應用:

01基礎信息的采集

信息采集是智慧農業的基礎,DTU是一種基于 LoRa 技術的無線數據傳輸終端,利用 LoRa網絡爲用戶提供無線數據傳輸功能。DTU以嵌入式實時操作系統爲軟件支撐平台,同時提供 RS232 和 RS485 接口,可直接連接串口設備,實現數據透明傳輸功能;低功耗設計,可實現數字量輸入輸出、模擬量輸入、脈沖計數等功能,可快速幫助集成商、開發者實現各種場合的傳感數據采集;

02環境控制

比如進行農作物灌溉、溫度控制、光照控制等等,這對于智慧農業進行規模化管理、遠程管理具有實際的意義。LoRa網關與 DTU的通信距離最遠可達10Km,支持 Wi-Fi、以太網和4G(可選)等多種方式入網,並具備 WiFi 路由器等實用功能,其覆蓋範圍廣、使用方式靈活、安裝便捷等特點,應用于農作物的規模化管理、遠程管理中,不僅能夠節省大量的人力物力,也能夠降低外界環境對于農業生長的影響。

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03智慧管理

智慧農業的核心在于智慧管理,智慧管理需要一個完整的體系結構進行支撐,拓寶科技“DTU + LoRa網關+ IoT 平台”基于LoRa技術的套件,提供端到端的 LoRaWAN 解決方案,可快速將傳統行業應用升級成 LoRa無線物聯網應用,實現對農業産業的“智慧”管理。

LoRa終端功耗極低,一顆電池可使用3-5年,同等條件下,需要的網關數量少,且不需布線,施工成本低,同時還支持多種多樣的應用接入,其應用于農業産業可以給農戶提供低功耗、高可靠、大規模部署、用得起的工業級物聯網系統,節水,更節力,爲農業從事者帶來最大的收益。

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智慧農業應用場景

凱裏(Kyrie)是美國伊利諾伊州的一個農場主,他和82歲的父親二人經營著1300英畝(7890畝)的田地。由于父親年歲已大,地裏的活兒全靠Kyrie自己上陣,即便在農忙時節,他也不用雇工,最好的幫手是農場裏的那些自動化設備。

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智能化設備·省力

與“面朝黃土背朝天,風吹日曬滿身土”的描述不同,Kyrie一邊喝著咖啡,一邊浏覽臉書,施肥、灌溉完全自動化,哪些地方澆過水,哪些地方沒施肥,絕對不會搞混,電腦顯示屏上記錄的一目了然。

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大多數時候,Kyrie都會隨身帶著平板登陸雲平台,系統會提醒他該施肥、該澆水了,他便遠程控制自動施肥設備、自動噴淋設備進行運作。灌溉工作不必跑到田間地頭,通過遠程控制就可以打開/關閉灌溉系統,省事、省力、省錢!當然,系統也會提醒他何時應該下地查看一下,盡到一個農民最起碼的責任與義務,但完全沒有傳統農民那麽辛苦。

環境智能化監控·省事

Kyrie對農場的土地情況了如指掌,田地裏安裝的傳感器,可以實時監測氣壓、光照度、空氣溫濕度、二氧化碳濃度等參數並通過LoRa通訊技術上傳至雲平台,這些信息可以幫助他判斷每個地塊的播種、收獲、耕作時間。若是大棚種植,Kyrie還能遠程控制風機和遮陽板運作,調整大棚內溫度及光照度,以達到最佳耕作環境。

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在大田中,即使相隔兩三米遠的兩塊土地,土壤的水分含量、營養情況、農作物的生長情況都不可能完全相同。過去幾千年中,農民並不區分這種差異,會把同樣的品種以等間距播種下去。如今,精准農業顛覆了這一傳統,傳感器可實時監測土壤溫濕度、土壤養分參數,在肥力高的地方密植,在肥力低的地方稀植,以帶來收益最大化。

能耗管理系統·省錢

有句話這樣講,“一步錯步步錯”。事實上,從作物生産規劃、耕種管理到采收,Kyrie每天都需要做出多項重大決策,這些決策大多都是環環相扣的,若一步走錯,就不得不忍受減産的下場。

Kyrie采用高性能的數據采集與監控設備,配合能耗管理系統,能夠以最低限度的用水量、施肥量來獲取最大的産量或收益,不僅可以實時監控田地用水、電情況,還免去了傳統抄表的繁瑣步驟,實現對灌溉、施肥的定時、定量控制,提高全方位的水肥管理水平。

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影響作物生長的因素有很多,土壤、氣候、水分等等,作物産量是這些因素的綜合結果。因此,在現代農業領域,農民光憑經驗做出決策已遠遠不夠,需要依靠科學和專業分析得出優化決策。

基于LoRa物聯網技術的智慧農業解決方案既考慮農作物的生長階段,又考慮土壤狀況和天氣情況,提高灌溉的精細化程度,爲農業從事者帶來更大的收益、同時更節水、更節力。該方案不依賴運營商網絡,結合用戶需求,基于用戶自身的網絡覆蓋,將標准化種養殖的技術帶到農業生産之中,爲農業生産提供精准化種植、智能化決策。

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發展智慧農業符合創新、協調、綠色、開放、共享的理念,智慧農業技術的創新與應用不僅改變農業生産經營管理與服務,還會影響到人的生活與生態環境。