行家观点－通过物联网技術提升“智慧农业”的效益-电子发烧友网

Silicon Labs（亦称“芯科科技”）产品营销高级经理Chad Steider近期撰写了一篇关于“智慧农业（Smart Agriculture）”发展的应用文章，说明物联网无线连接技术以及芯科科技的EFR32FG系列Sub-GHz SoC解决方案如何帮助该行业提升收益及生产效率。欢迎点击文末的阅读原文按钮或通过链接浏览完整内容：https://www.embedded.com/reaping-iot-benefits-with-smart-agriculture/

农业发展现况

物联网几乎已渗透到每个行业，提高了家庭、工业建筑和社区的效率、生产力和能力。最近，物联网的好处也在农业环境中被发掘出来，例如用于找寻肥沃的土壤以便提高效益等。全球农业规模庞大，估计有超过四分之一的世界人口投入该行业，其日益增长的物联网技术采用率将可能大大提高该行业的可持续性和生产效率，同时应对气候和社会经济变化带来的全球挑战。

据政府间气候变化专门委员会（IPCC）指出，每年农业生产过剩、过度消费和供应链问题都会造成大量的水、能源和劳动力资源浪费。农业也导致了碳足迹的增加、森林砍伐的加剧和土地退化。

除了加强粮食安全、减少排放、提高作物产量和实现更好的资源利用之外，“智慧农业”领域的技术发展正在解决其中的一些问题。无线连接和物联网技术为农业提供了新的解决方案，并且已经从第一次收获中产生了显著的经济效益。

农业物联网中的无线用例

那么，智慧农业到底是什么？迄今为止，无线连接技术创新和数字化转型支持了农业的广泛重组。农民可以在他们的操作中使用气候控制和监测等设备来实现繁重而昂贵的自动化管理，并提高用户的决策能力。有了这项技术和由此产生的数据，在各种规模的问题出现时就能更容易地识别出来。智慧农业创新旨在提高产品的数量和质量，同时优化所涉及的人力劳动。现在的农民有许多技术可供他们使用，包括:

气候条件监测（ClimateConditions Monitoring）：位于各个领域的传感器从环境中收集数据，绘制气候条件图。这些信息用于选择合适的作物，并更好地了解特定土地可以支持的作物产量。
温室自动化（GreenhouseAutomation）：物联网传感器提供有关土壤状况、照明、温度和湿度等条件的准确实时信息。
作物管理（CropManagement）：田间传感器收集温度、湿度和照明数据，用于检测异常情况，并有效预防可能损害产量的疾病或虫害。
牛监测和管理（CattleMonitoring and Management）：物联网传感器附着在牛身上，监测它们的位置和健康状况，使农民能够密切关注他们的动物，并将生病的动物与牛群分开，以避免污染。
精准农业（PrecisionFarming）：精准农业通过数据驱动的决策提高效率，是物联网在农业中最广泛和最有效的应用之一。农民安装传感器来收集大量关于照明、温度、土壤条件、湿度、二氧化碳水平和害虫感染的数据。这些数据使农民能够估计出他们的作物所需的最佳水量、化肥和杀虫剂。最终，这种方法降低了成本，种植出了更健康的作物。
预测分析（PredictiveAnalytics）：精准农业和预测数据分析相辅相成。虽然物联网和智能传感器技术是高度相关的实时数据，但数据分析的使用可以帮助农民理解数据，并对作物收获时间、疾病和虫害风险、产量等进行重要预测。虽然农业本质上高度依赖天气条件，但数据分析工具有助于使农业更易于管理和预测。

Wi-SUN技术：现代农业的开源解决方案

作物生长需要水和阳光，它们也可能需要Wi-SUN。Wi-SUN是应用于智慧城市和公用事业的领先开源、开放标准协议，该协议也为智慧农业做好了准备。Wi-SUN建立在开放标准的互联网协议(IP)和API之上，使开发人员能够扩展现有的基础设施平台，以添加新的功能。Wi-SUN具有远程扩展能力、高数据吞吐量和IPv6支持，这有助于简化智慧农业等工业应用的无线基础设施。Wi-SUN场域网络(FAN)技术非常适合户外物联网网络和智慧农业，因为它在户外环境中提供了强大的范围和可靠性。

举例来说，在日本冲绳的一个海藻养殖场，低能耗、电池供电的Wi-SUN设备已被安装在浮标上，用于测量水温和盐度，而其他设备（都是按照严格的IEEE标准制造的）则安装在岸上设施中，将有价值的数据传输到云端，以便远程访问和分析。这些物联网技术的好处可以很容易地扩展到温室生产和垂直农业。事实上，Wi-SUN技术已经在日本用于蔬菜和芒果的生产管理。

提供开源和专有的智慧农业

与许多物联网应用一样，智慧农业中使用的专有和非专有解决方案各自具有独特的优势。专有方案允许农民采取“Walled Garden”的方法，完全控制他们的生态系统和部署。而开源解决方案可确保跨多种设备类型和供应商的互操作性。根据您的应用程序需求，您可以选择适合您需要的方法。

像芯科科技这样的物联网供应商已经提供了经过Wi-SUN联盟认证的尖端硬件，包括EFR32FG25 SoC系列支持Wi-SUN FAN1.1规范，该规范由多个无线电单元和97.5 MHz的32位ARM Cortex-M33内核组成。FG25支持多速率OFDM、FSK和多速率OQPSK调制，无论哪种调制方案最适合您的应用，FG25都具有最佳的灵活性。该产品还增加了USB接口，多达37个GPIO和全球频率支持，使FG25成为Wi-SUN或其他大型专有网络的绝佳解决方案。

另外像芯科科技的EFR32FG23低功耗SoC系列，可帮助客户根据需求开发自己的低功耗、点对点或星型网络。FG23支持全球频带FSK、O-QPSK和OOK调制，使其具有专有协议所需的灵活性。它还具有高达+20dBm的可配置输出功率，使其成为农业中一些物联网应用的理想远程连接解决方案。

发展未来的农业产业

随着世界人口的不断增长和气候变化的影响越来越大，农业利用一切手段来优化产量并提高其可持续性至关重要。智慧农业及其无数用例为供应链中的每一环节提供了解决方案，使从土壤到空气的洞察力和数据分析达到新的水平。物联网开发人员已经为整个行业备妥了智慧农业解决方案，并分别有适用于专有和开源应用的SoC产品。随着Wi-SUN等协议能够实现更强大的户外网络，农民可以期待通过物联网来收获更多回报。

本文同步刊载于embedded.com网站，原文链接：https://www.embedded.com/reaping-iot-benefits-with-smart-agriculture/

扫描以下二维码，关注SiliconLabs的社交媒体平台