滴翠智能基于Semtech LoRa? 探索“農(nóng)業(yè)+數(shù)字孿生”

“元宇宙”和“數(shù)字孿生”是時下的熱門概念。滴翠智能科技（上海）有限公司（以下簡稱“滴翠智能”）提出了“智慧農(nóng)林+數(shù)字孿生”的創(chuàng)想：基于人工智能、Semtech LoRa? 以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)，賦予植物以數(shù)字生命，助力傳統(tǒng)農(nóng)林行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

滴翠智能的智慧農(nóng)業(yè)解決方案，使用Semtech LoRa芯片和智能網(wǎng)關(guān)等升級傳統(tǒng)電控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各類電控設(shè)備的遠(yuǎn)程智能控制，并通過SaaS、PaaS平臺提供軟件服務(wù)，集生態(tài)數(shù)據(jù)采集、人工智能監(jiān)測管理、遠(yuǎn)程設(shè)備控制等功能為一體。該方案能夠提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，達(dá)到高效作業(yè)、降本增效以及病蟲害預(yù)測等目的。

圖1 滴翠智能基于LoRa的智慧農(nóng)業(yè)解決方案

圖2 滴翠智能的智慧農(nóng)業(yè)解決方案

滴翠智能的智慧農(nóng)業(yè)解決方案集植物AI數(shù)據(jù)庫、LoRa芯片和滴翠云平臺為一體。方案支持多樣化的物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)備，包括農(nóng)業(yè)里常用的電磁閥、配電箱、電動門、過濾器、燈光等，并將這些設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，以及傳感器采集到的土壤溫度、濕度、PH值、氮、磷、鉀等數(shù)據(jù)，基于LoRa和通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)皆破脚_。

在云端，滴翠智能把采集到的植物生長大數(shù)據(jù)，與農(nóng)科院的基礎(chǔ)植物數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比修正，并結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)修正，形成最終的種植決策。過程中，滴翠智能積累海量的數(shù)據(jù)以形成植物生長模型，這些數(shù)據(jù)可用于溯源、調(diào)用和指導(dǎo)生產(chǎn)作業(yè)。此外，滴翠智能所打造的數(shù)字孿生顯示平臺，可以實(shí)時查看作物種植的環(huán)境數(shù)據(jù)、監(jiān)控視頻、傳感器狀態(tài)、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、人員管理等。

圖3 滴翠智能數(shù)字孿生顯示界面

以木林森新疆奎屯植物方艙項(xiàng)目為例：面對冬季無法正常種植的瓶頸，滴翠智能使用農(nóng)業(yè)智慧微觀小環(huán)境轉(zhuǎn)變?nèi)斯す莛B(yǎng)模式，利用傳感器采集土壤濕度、方艙溫度、養(yǎng)分含量、PH值、二氧化碳、空氣溫濕度、氣壓、光照強(qiáng)度等環(huán)境數(shù)據(jù)，通過基于LoRa的網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)上傳到云平臺后，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時調(diào)控溫控系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等，相對于人工管控的植物方艙的模式，滴翠智能最終實(shí)現(xiàn)了種植效率增加50%，降低成本30%。

借助LoRa解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型痛點(diǎn)

我國《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》明確指出“要推進(jìn)農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型”，加快推廣云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理中的運(yùn)用。

然而，目前我國的農(nóng)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型還面臨著諸多挑戰(zhàn)。我國整體農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度和自動化控制水平仍然較低。由于農(nóng)田面積廣袤，大量的區(qū)域沒有信號覆蓋，為長距離的數(shù)據(jù)通訊帶來挑戰(zhàn)，同時布線覆蓋信號的成本也很高，后期的功耗和運(yùn)維成本也成為關(guān)鍵的制約因素。此外，由于植物生長情況的復(fù)雜性，即使建立起植物數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)模型，后期模型和算法的優(yōu)化也需要海量的數(shù)據(jù)積累。

在選擇農(nóng)業(yè)場景應(yīng)用的組網(wǎng)技術(shù)時，滴翠智能驗(yàn)證了各種主流無線通信技術(shù)的可行性，認(rèn)為在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，LoRa是最優(yōu)選，能夠切實(shí)幫助解決農(nóng)林行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型難點(diǎn)。

圖3 滴翠智能智慧農(nóng)林解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)

Semtech LoRa應(yīng)用于智慧農(nóng)林領(lǐng)域的優(yōu)勢包括：

1.遠(yuǎn)距離，覆蓋范圍廣：LoRa支持遠(yuǎn)距離覆蓋，能夠覆蓋廣袤農(nóng)田。在沒有建筑物遮擋的農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，使用LoRa EdgeTM平臺可以大幅提升定位精度。

2.部署成本低：基于LoRa的組網(wǎng)更為便捷，無需重新布線和開發(fā)設(shè)備，能夠減少前期部署成本，同時更方便后期運(yùn)維，維修成本低。

3.超低功耗：基于LoRa的設(shè)備可以在電池供電條件下工作數(shù)年。

4.私有網(wǎng)絡(luò)：一些農(nóng)田地處偏僻，周圍可能無蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋?；贚oRa，可以使用非授權(quán)頻段架設(shè)安全可控的私有物聯(lián)網(wǎng)。

5.支持高通信量：基于LoRa的基站每天可以處理幾百萬條信息，這樣的高通信量在布局大規(guī)模農(nóng)林產(chǎn)業(yè)時具有絕對優(yōu)勢。同時LoRa確保所有的通信都遵循AES128端對端的數(shù)據(jù)傳輸加密。

農(nóng)業(yè)+數(shù)字孿生，賦予植物數(shù)字生命

在滴翠智能關(guān)于“農(nóng)業(yè)+數(shù)字孿生”的暢想中，基于人工智能技術(shù)、Semtech LoRa技術(shù)，將植物、土壤、空氣、水泵、電磁閥等要素聚集在虛擬的信息世界中。這個數(shù)字孿生的農(nóng)業(yè)世界，與現(xiàn)實(shí)世界一一映射對應(yīng)，幫助農(nóng)業(yè)從業(yè)者找到產(chǎn)量更高或者口感更好的最優(yōu)點(diǎn)，以及無限趨近于植物生長的最優(yōu)方向。

例如，滴翠智能基于Semtech LoRa為云天化集團(tuán)旗下智慧大棚開發(fā)的個性化PC軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，收集智慧灌溉、土壤改良、監(jiān)測土壤肥力鈣磷鉀氮等數(shù)據(jù)，并根據(jù)植物需求精準(zhǔn)計(jì)算后對電控設(shè)備進(jìn)行無人化控制作業(yè)，形成了植物數(shù)字孿生系統(tǒng)閉環(huán)，打造出一座現(xiàn)代智能大棚，擁有智能照明、灌溉、溫控，有效提升成產(chǎn)效率30%。

滴翠智能科技（上海）有限公司創(chuàng)始人安浚表示：“滴翠智能為智慧鄉(xiāng)村建設(shè)提供智慧園林、智慧大棚、智慧灌溉、智慧燈光、低功耗通信網(wǎng)關(guān)等農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)解決方案，全面支持鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。我們很榮幸能夠與Semtech這樣的行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)合作，賦予植物以數(shù)字生命，推進(jìn)人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，加速布局新時代智能農(nóng)業(yè)?！?/p>

Semtech中國區(qū)銷售副總裁黃旭東表示：“滴翠智能基于LoRa的解決方案，有力促進(jìn)了智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)增效增收。中國智慧農(nóng)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展的通道，LoRa具有遠(yuǎn)距離、低功耗、易部署、組網(wǎng)靈活等優(yōu)勢，非常適用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。我們將持續(xù)攜手生態(tài)伙伴，以領(lǐng)先的LoRa技術(shù)驅(qū)動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)變革?！?/p>

參考資料：

中共中央辦公廳 國務(wù)院辦公廳印發(fā)《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》

http://www.gov.cn/zhengce/2019-05/16/content_5392269.htm