星纵智能借助LoRa无线技术将智慧农业转化为现实生产力
在中国，农业作为最古老的产业之一，已有着数千年的发展历史，是我国的国民经济基础，也是中国走可持续发展战略的最根本保证。但近年来随着我国经济结构的调整，进城务工人员越来越多，导致农业劳动力日益紧缺，化肥、农药不合理使用，水资源短缺等问题突显，农业可持续发展面临严峻的挑战。如何实现农业精细化、绿色化和可持续化发展是我国乃至全球范围内亟需解决的关键问题。
中国作为世界第一人口大国，粮食安全对社会稳定有着巨大影响，数年来中央连续发布以“三农”为主题的一号文件，凸显“三农”问题的重要性，强化科技创新驱动，引领现代农业加快发展。
随着LoRa等物联网技术日益成熟，传统农业与现代信息通信技术相结合形成智慧农业，从而实现无人化、自动化和智能化管理。据预测，到2050年，智慧农业将会把粮食产量增加70％，可有效解决全球粮食短缺问题。
厦门星纵智能科技有限公司（以下简称“星纵智能”）作为国内领先的智能物联网（AIoT）产品与解决方案提供商，以前沿的物联网通信与人工智能为技术核心，充分运用LoRa技术，推出了基于LoRaWAN?的传感器、网关、电磁阀控制器、多功能数据采集器等多款产品。这些产品已远销全球129个国家和地区，广泛应用于智慧城市、智能交通、智慧安防、智慧办公以及智慧农业等领域。
为了提高粮食质量和产量，并将农业工作者从繁重的体力劳动中解放出来，星纵智能提供了一套基于LoRa的智慧农业解决方案，可实时监测农业应用。LoRa无线传输技术凭借其低功耗、覆盖范围广、易部署等特点，以及“自组、安全、可控”的特性，使其在智慧农业场景中得到广泛应用。本文将对星纵智能LoRa解决方案在农业中的不同应用进行介绍。
l 基于LoRa的智能农业灌溉系统
农作物的生长离不开水的灌溉，然而过多或过少的灌溉都会影响其生长，而且过多的灌溉还会对水资源造成极大的浪费。星纵智能推出基于LoRa的智能农业灌溉系统，将光照、二氧化碳、土壤温湿度电导率、投入式液位等传感器以及多功能数据采集器安装在农田中，采集农作物的环境数据，并通过基于LoRaWAN?的基站网关将数据呈现在星纵云平台中，实时监测并分析农作物生长的环境状况，从而进行智能决策，提高农作物的产量。
为了科学有效地管理农业用水，星纵智能将基于LoRaWAN?的电磁阀控制器安装在水阀上，当传感器监测到土壤水分不足时，星纵云及时告警，并联动触发打开水阀开关，对农作物进行灌溉；当水分充足时，触发关闭水阀，停止灌溉。通过联动控制的智能灌溉，可以有效控制水资源浪费，同时还可降低人力成本，显著提高农作物灌溉效率。
图1：澳大利亚客户采用星纵智能基于LoRa的智能农业灌溉系统
图2：星纵智能开发的智能农业灌溉系统方案图
l 基于LoRa的智能茶厂解决方案
中国作为全球产茶大国，茶叶的生产也急需将传统技艺与现代技术相结合。在制茶的过程中，制茶环境中的温湿度和空气含氧量对于茶叶的发酵与干燥过程至关重要。在本方案中，将温湿度传感器安装于炒茶机内部不同的位置，实时监测炒茶机内部不同位置的温湿度值，实现对炒茶过程中温湿度的把控，使茶叶均匀受热，确保茶叶品质。同时将传统的含氧量传感器与温湿度传感器通过RS485与基于LoRaWAN的多功能数据采集器对接，采集茶厂的温湿度和含氧量情况。另外，通过接触式的PT100温度传感器，监测炒茶机内部中心部件的温度值，实时监测炒茶机内部的温度，避免炒茶机因为工作时间过长，引起零部件过热乃至损坏。以上采集到的数据都将通过LoRa将数据发送至网关，最后网关将数据转发到星纵云进行分析，判断当下的环境温湿度和含氧量是否适宜，以及炒茶机是否可以正常运作。
用户可通过星纵云和手机App对环境数据进行实时监测与查看，还可以在云平台设置告警值。当监测到的数据超过阈值时，星纵云将立即通过手机App和邮件推送告警信息，用户可以及时根据实际情况做出调整，在保证茶叶质量的同时还可以避免生产工艺管理不当带来的损失。
图3：采用星纵智能方案的福建三仰峰茶厂
图4：星纵智能开发的智能茶厂系统方案图
l 基于LoRa的智慧畜牧养殖系统
畜牧业对环境有着更高的要求，温湿度、空气、光照、食物量的变化都会对畜禽的健康生长产生较大的影响。为此，星纵智能开发了一整套基于LoRa的智慧畜牧养殖解决方案，可在全面提升养殖业效率的同时，为养殖户提升经济效益。目前，这种基于LoRa的智慧养殖系统已经得到广泛的应用。
通过将星纵智能的LoRa温湿度、氨气、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、光照等传感器放置在畜禽舍内，可采集温湿度状况、有害气体浓度等环境数据；同时，可通过LoRaWAN?多功能数据采集器对接传统的发情监测、疫病监测等传感器，采集畜禽自身健康状况数据；另外，通过超声波测距传感器可精准测量自动喂食器的饲料塔和水塔的余量。
最终，所有这些环境、畜禽和喂养数据都通过星纵智能LoRaWAN基站网关上传到星纵云，呈现可视化可分析的管理数据。一旦监测到有任何异常数据，星纵云会立即向用户发送告警，养殖者可及时调整通风、增添饲料，保证畜禽处于健康、舒适和合理的养殖环境中。
图5：采用星纵智能提供的智慧养殖系统的荷兰养猪场
图6：星纵智能提供的基于LoRa的智慧畜牧养殖方案图
l 基于LoRa的智慧水产养殖业解决方案
水位、水温、水质对于水产养殖至关重要。超声波测距传感器可采集水位高度，PT100温度传感器可采集水温，LoRaWAN多功能采集器可采集水质电导率、水质PH、溶解氧和氨氮等传感器数据，当水位或水温数据出现异常时会通过LoRaWAN电磁阀控制器联动水阀或水温控制设备，从而使养殖场水量充足或水温保持在合适的温度；当水质出现异常时，星纵云会立即发送告警信息，使养殖者及时做出相应的处理，确保水产品的质量和产量。
图7：水产养殖场
图8：基于LoRa的智能化水产养殖场系统图
厦门星纵智能科技有限公司总经理沈伟宏表示：“星纵智能多年来致力于智能物联（AIoT）解决方案和产品的研发与生产，通过与Semtech这样全球领先的公司合作，我们基于LoRaWAN技术，推出了多个系列的产品和AIoT解决方案。LoRa技术的低功耗、广覆盖、传输距离远、无需布线、易于建设和部署的特点完全适用于智慧农业，我们为这些方案和产品能够帮助农牧渔业者提升效率和生产更好产品而自豪。”
星纵智能基于LoRa的解决方案和产品除了在智慧农业中有广泛应用以外，它们还被广泛应用在智慧城市、智能交通、智慧安防、智能建筑和智慧办公等诸多智能领域，而且远销至欧美、亚太、中东、非洲等市场。
Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示：“很高兴看到星纵智能推出的多款可用于智慧农业的LoRaWAN产品与解决方案，它们充分利用了LoRa物联网技术的特性，为农业提供了智能化管理，在提高农牧渔业产量的同时还节省了大量劳动力。我们将继续与生态伙伴携手努力，在智慧农业领域探索更大更广的应用发展空间。”