行家觀點(diǎn)－通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提升“智慧農(nóng)業(yè)”的效益

Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)經(jīng)理Chad Steider近期撰寫(xiě)了一篇關(guān)于“智慧農(nóng)業(yè)（Smart Agriculture）”發(fā)展的應(yīng)用文章，說(shuō)明物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線連接技術(shù)以及芯科科技的EFR32FG系列Sub-GHz SoC解決方案如何幫助該行業(yè)提升收益及生產(chǎn)效率。歡迎點(diǎn)擊文末的閱讀原文按鈕或通過(guò)鏈接瀏覽完整內(nèi)容：https://www.embedded.com/reaping-iot-benefits-with-smart-agriculture/

農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)況

物聯(lián)網(wǎng)幾乎已滲透到每個(gè)行業(yè)，提高了家庭、工業(yè)建筑和社區(qū)的效率、生產(chǎn)力和能力。最近，物聯(lián)網(wǎng)的好處也在農(nóng)業(yè)環(huán)境中被發(fā)掘出來(lái)，例如用于找尋肥沃的土壤以便提高效益等。全球農(nóng)業(yè)規(guī)模龐大，估計(jì)有超過(guò)四分之一的世界人口投入該行業(yè)，其日益增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采用率將可能大大提高該行業(yè)的可持續(xù)性和生產(chǎn)效率，同時(shí)應(yīng)對(duì)氣候和社會(huì)經(jīng)濟(jì)變化帶來(lái)的全球挑戰(zhàn)。

據(jù)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（IPCC）指出，每年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)剩、過(guò)度消費(fèi)和供應(yīng)鏈問(wèn)題都會(huì)造成大量的水、能源和勞動(dòng)力資源浪費(fèi)。農(nóng)業(yè)也導(dǎo)致了碳足跡的增加、森林砍伐的加劇和土地退化。

除了加強(qiáng)糧食安全、減少排放、提高作物產(chǎn)量和實(shí)現(xiàn)更好的資源利用之外，“智慧農(nóng)業(yè)”領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展正在解決其中的一些問(wèn)題。無(wú)線連接和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為農(nóng)業(yè)提供了新的解決方案，并且已經(jīng)從第一次收獲中產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的無(wú)線用例

那么，智慧農(nóng)業(yè)到底是什么？迄今為止，無(wú)線連接技術(shù)創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型支持了農(nóng)業(yè)的廣泛重組。農(nóng)民可以在他們的操作中使用氣候控制和監(jiān)測(cè)等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)繁重而昂貴的自動(dòng)化管理，并提高用戶的決策能力。有了這項(xiàng)技術(shù)和由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，在各種規(guī)模的問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)就能更容易地識(shí)別出來(lái)。智慧農(nóng)業(yè)創(chuàng)新旨在提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，同時(shí)優(yōu)化所涉及的人力勞動(dòng)?，F(xiàn)在的農(nóng)民有許多技術(shù)可供他們使用，包括:

• 氣候條件監(jiān)測(cè)（ClimateConditions Monitoring）：位于各個(gè)領(lǐng)域的傳感器從環(huán)境中收集數(shù)據(jù)，繪制氣候條件圖。這些信息用于選擇合適的作物，并更好地了解特定土地可以支持的作物產(chǎn)量。

• 溫室自動(dòng)化（GreenhouseAutomation）：物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供有關(guān)土壤狀況、照明、溫度和濕度等條件的準(zhǔn)確實(shí)時(shí)信息。

• 作物管理（CropManagement）：田間傳感器收集溫度、濕度和照明數(shù)據(jù)，用于檢測(cè)異常情況，并有效預(yù)防可能損害產(chǎn)量的疾病或蟲(chóng)害。

• 牛監(jiān)測(cè)和管理（CattleMonitoring and Management）：物聯(lián)網(wǎng)傳感器附著在牛身上，監(jiān)測(cè)它們的位置和健康狀況，使農(nóng)民能夠密切關(guān)注他們的動(dòng)物，并將生病的動(dòng)物與牛群分開(kāi)，以避免污染。

• 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)（PrecisionFarming）：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)通過(guò)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策提高效率，是物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中最廣泛和最有效的應(yīng)用之一。農(nóng)民安裝傳感器來(lái)收集大量關(guān)于照明、溫度、土壤條件、濕度、二氧化碳水平和害蟲(chóng)感染的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)使農(nóng)民能夠估計(jì)出他們的作物所需的最佳水量、化肥和殺蟲(chóng)劑。最終，這種方法降低了成本，種植出了更健康的作物。

• 預(yù)測(cè)分析（PredictiveAnalytics）：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分析相輔相成。雖然物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感器技術(shù)是高度相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)分析的使用可以幫助農(nóng)民理解數(shù)據(jù)，并對(duì)作物收獲時(shí)間、疾病和蟲(chóng)害風(fēng)險(xiǎn)、產(chǎn)量等進(jìn)行重要預(yù)測(cè)。雖然農(nóng)業(yè)本質(zhì)上高度依賴天氣條件，但數(shù)據(jù)分析工具有助于使農(nóng)業(yè)更易于管理和預(yù)測(cè)。

Wi-SUN技術(shù)：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的開(kāi)源解決方案

作物生長(zhǎng)需要水和陽(yáng)光，它們也可能需要Wi-SUN。Wi-SUN是應(yīng)用于智慧城市和公用事業(yè)的領(lǐng)先開(kāi)源、開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，該協(xié)議也為智慧農(nóng)業(yè)做好了準(zhǔn)備。Wi-SUN建立在開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)和API之上，使開(kāi)發(fā)人員能夠擴(kuò)展現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，以添加新的功能。Wi-SUN具有遠(yuǎn)程擴(kuò)展能力、高數(shù)據(jù)吞吐量和IPv6支持，這有助于簡(jiǎn)化智慧農(nóng)業(yè)等工業(yè)應(yīng)用的無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施。Wi-SUN場(chǎng)域網(wǎng)絡(luò)(FAN)技術(shù)非常適合戶外物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和智慧農(nóng)業(yè)，因?yàn)樗趹敉猸h(huán)境中提供了強(qiáng)大的范圍和可靠性。

舉例來(lái)說(shuō)，在日本沖繩的一個(gè)海藻養(yǎng)殖場(chǎng)，低能耗、電池供電的Wi-SUN設(shè)備已被安裝在浮標(biāo)上，用于測(cè)量水溫和鹽度，而其他設(shè)備（都是按照嚴(yán)格的IEEE標(biāo)準(zhǔn)制造的）則安裝在岸上設(shè)施中，將有價(jià)值的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫?，以便遠(yuǎn)程訪問(wèn)和分析。這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的好處可以很容易地?cái)U(kuò)展到溫室生產(chǎn)和垂直農(nóng)業(yè)。事實(shí)上，Wi-SUN技術(shù)已經(jīng)在日本用于蔬菜和芒果的生產(chǎn)管理。

提供開(kāi)源和專有的智慧農(nóng)業(yè)

與許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一樣，智慧農(nóng)業(yè)中使用的專有和非專有解決方案各自具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。專有方案允許農(nóng)民采取“Walled Garden”的方法，完全控制他們的生態(tài)系統(tǒng)和部署。而開(kāi)源解決方案可確?？缍喾N設(shè)備類型和供應(yīng)商的互操作性。根據(jù)您的應(yīng)用程序需求，您可以選擇適合您需要的方法。

像芯科科技這樣的物聯(lián)網(wǎng)供應(yīng)商已經(jīng)提供了經(jīng)過(guò)Wi-SUN聯(lián)盟認(rèn)證的尖端硬件，包括EFR32FG25 SoC系列支持Wi-SUN FAN1.1規(guī)范，該規(guī)范由多個(gè)無(wú)線電單元和97.5 MHz的32位ARM Cortex-M33內(nèi)核組成。FG25支持多速率OFDM、FSK和多速率OQPSK調(diào)制，無(wú)論哪種調(diào)制方案最適合您的應(yīng)用，FG25都具有最佳的靈活性。該產(chǎn)品還增加了USB接口，多達(dá)37個(gè)GPIO和全球頻率支持，使FG25成為Wi-SUN或其他大型專有網(wǎng)絡(luò)的絕佳解決方案。

另外像芯科科技的EFR32FG23低功耗SoC系列，可幫助客戶根據(jù)需求開(kāi)發(fā)自己的低功耗、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或星型網(wǎng)絡(luò)。FG23支持全球頻帶FSK、O-QPSK和OOK調(diào)制，使其具有專有協(xié)議所需的靈活性。它還具有高達(dá)+20dBm的可配置輸出功率，使其成為農(nóng)業(yè)中一些物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想遠(yuǎn)程連接解決方案。

發(fā)展未來(lái)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)

隨著世界人口的不斷增長(zhǎng)和氣候變化的影響越來(lái)越大，農(nóng)業(yè)利用一切手段來(lái)優(yōu)化產(chǎn)量并提高其可持續(xù)性至關(guān)重要。智慧農(nóng)業(yè)及其無(wú)數(shù)用例為供應(yīng)鏈中的每一環(huán)節(jié)提供了解決方案，使從土壤到空氣的洞察力和數(shù)據(jù)分析達(dá)到新的水平。物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)為整個(gè)行業(yè)備妥了智慧農(nóng)業(yè)解決方案，并分別有適用于專有和開(kāi)源應(yīng)用的SoC產(chǎn)品。隨著Wi-SUN等協(xié)議能夠?qū)崿F(xiàn)更強(qiáng)大的戶外網(wǎng)絡(luò)，農(nóng)民可以期待通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)來(lái)收獲更多回報(bào)。

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