“农业4.0”下的智能农业物联网方案

2015年底，北京市大兴区留民营有这样种植的500亩西红柿：它们不是长在土里，而是采用水培的方式;人进去的时候要穿防护服，以防止细菌进入;温室大棚根据需要自动调整光线，西红柿需要快速生长时光线是直射的，而需要慢慢生长时则调整到斜射的角度。
  
这就是北京供销总社计划打造的现代农业4.0，2015年底在大兴区留民营启动试点。
  
据北京供销总社合作指导部部长刘甫强介绍，由于全年均可生产，这里的产量相当于普通西红柿的八至十倍，而且采用了物联网技术后，这些西红柿将实现全程可追溯。
  
技术营造植物生长环境，互联网管理化，这就是农业 4.0 是融合互联网的高度智能化的种植管理模式。现在，在“工业4.0”大力发展的环境下，信息化、城镇化和农业现代化都在同步推进农业发展，农业4.0开始崭露头角。

在现在的智能产业中，也已经有不少成熟的智能农业方案，本文介绍的智能农业物联网方案也是其中一个，方案来自快包平台的优质服务商，如果你需要开发类似的项目，可以通过方案超市“一元淘方案”询价活动联系他们>>>>>智能农业物联网

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下面，我们来仔细看一下这个方案的技术原理和构架。

系统方案概述

本系统是通过部署各类LoRa节点模块与前端传感设备组成的无线传感终端，实时监测棚内空气温湿度、土壤温度、土壤水分、光照度、CO2浓度等环境参数，并通过LoRa网络上传到Smartkit云平台进行分析，一旦环境偏离植物生长的最适状态，可远程控制加热器、制冷通风、加湿器、除湿器、卷帘机等对环境进行调节，保证植物正常生长。在各个监点安装视频监控系统，可协助工作人员巡查农作物长抛情况；当在后台出现各类疫情报警，可通过视频监控，查看疫情区域的实现场景，方便农业专家诊断。

系统组成介绍

系统组成主要包括三大部分：前端设备、lora网关、云服务器。

Lora网络监测图如下：


1、前端设备

各种传感器+Lora模块：各种传感器包括光照传感器，土壤温湿度传感器，空气漫漫度传感器，二氧化碳传感器，PH值传感器等等。

lora模块即LM002通讯节点采用接口与传感器结合，使用lorawan标准协议把传感器数据传给网关。

2、lora网关

在本系统中，LoRa网关与云服务器组成上行通道。同时又与采集终端组成下行通道。取代了传统信号中继功能的集中器，起到上下行通道通信的桥接作用。每一台网关布置于一个地理片区并安装于该区较高处以获取尽可能远的覆盖范围，以收集该片区所有采集终端发送的数据。

3、云服务器

云服务器：将网关传输过来的数据收集。发送至农业系统平台（第三方）服务器。云服务器还提供历史事件数据记录、数据加解密、数据包纠错、数据备份存储服务。农业平台即可对数据进行分析，挖掘，形成各种报表。农业系统平台还可根据农作物生长环境设置各种预警方案，通过lora 网络联动农机设备。如土壤干燥，自动打开喷淋系统等。

采用LoRa物联网技术的优势在哪里？

LoRa(Long Range缩写）：一种使用扩频调制机制的低功耗长距离无线通信技术。LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术。

采用LoRa技术的LoRaWAN（低功耗广域网）真正实现了低功耗的、移动的、标准化、简单、安全的物联网。

由于其优良的抗干扰能力与保密性。LoRa技术首先被美军用于国防装备。


LoRa技术特性

组网能力强/成本低支持星型/树型/MESH网络，铺设周期短；不完全依赖网络运营商。
低功耗待机电流5uA；接收电路<14mA；发射电流100mA；两节AA电池供电10年；
传输距离远最大可至20公里；信号穿透能力强；
抗干扰强，传输稳定使用扩频技术，信噪比高，对电子噪声和多径失真免疫；
安全保密信号加入伪随机码扩频后，伪装于噪声中；
数据传输率适于IOT/M2M  LoRa数据传输率为0.018~5kbps

LoRa的技术优势


通过与各种现有网络技术的比较可知，LoRa最适用于仅需要发送少量数据、且对终端设备要求功耗低、传输距离远的应用场合。

LoRaWan构架

LoRaWAN采用星型构架，比传统的网状构架对功耗消耗更低，容纳的节点更多。经过网关的中转，在终端设备和网络服务器之间实现信息传递。网关通过标准的 TCP/IP SSL连接到服务器，设备通过单跳给单个或多个网关，实现无线通信。终端设备与网关之间的通信通过不同频道或数据速率建立。