摘要

　　在過去的一個世紀里，我們目睹了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的非凡變化，大部分由家庭所擁有的微型農(nóng)場已經(jīng)被大規(guī)模的大型農(nóng)場經(jīng)營所取代，同時對食物的需求也在穩(wěn)步上升。根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(UN Food and Agriculture Organization)的預測：到2050年，全球需要比2006年多生產(chǎn)70%的食物才能供養(yǎng)全世界日益增長的人口。隨著生產(chǎn)和運營需求的持續(xù)增長，農(nóng)業(yè)企業(yè)正在轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)以實現(xiàn)分析技術和更強的生產(chǎn)能力。農(nóng)民和牧場主不能再依靠視覺線索或其它被動的和基于歷史的指標來管理他們的生意。他們必須要創(chuàng)造更高效的運營方案，來在現(xiàn)場有規(guī)律地搜集信息、快速合成數(shù)據(jù)并做出明智的商業(yè)選擇，以從精準農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)實時監(jiān)控中獲得益處。

　　物聯(lián)網(wǎng)必定將把農(nóng)業(yè)企業(yè)的未來推向一個新的高度。在一些國家，智慧農(nóng)業(yè)正變得越來越普及，但為了加速物聯(lián)網(wǎng)技術的全球部署，農(nóng)民們和牧場主們需要低成本、低功耗的傳感器。Semtech的LoRa®器件和無線RF技術(LoRa技術)以及LoRaWANTM開放協(xié)議是傳感器的理想選擇;這些傳感器僅需要每小時更新幾次信息，因為環(huán)境不會發(fā)生劇烈的變化。此外，因為許多農(nóng)場和牧場都在農(nóng)村地區(qū)，無法獲得蜂窩網(wǎng)絡或許可頻段的覆蓋，他們需要一種簡單的方式為其物聯(lián)網(wǎng)應用安裝網(wǎng)絡基礎設施。

　　通過使用LoRa技術和LoRaWAN開放協(xié)議，農(nóng)業(yè)企業(yè)可對其生意的方方面面進行數(shù)字化監(jiān)控、管理和分析，從而改善其整體運營和投資回報率(ROI)。從跟蹤牲口的健康，到監(jiān)控懷孕的母牛，再到增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，LoRa技術為智慧農(nóng)業(yè)的未來提供了一個穩(wěn)固的平臺，因為它很容易去部署，且可幫助農(nóng)民們和牧場主們發(fā)展其生意。

　　智慧農(nóng)業(yè)中的趨勢

　　假如只有一半的田地需要更多的肥料和沒有得到足夠的水份，該怎么辦?假如一百頭牛中有一頭生病了，你需要知道是哪一頭牛應該被隔離以阻止疾病的擴散，該怎么辦?假如你需要監(jiān)控一頭正在排卵的母牛以確保在整個繁殖過程中牛媽媽都保持健康，該怎么辦?

　　農(nóng)業(yè)生意的競爭狀態(tài)一直驅(qū)動著農(nóng)民們?nèi)ふ乙环N技術優(yōu)勢。無論是使用由GPS驅(qū)動的自動駕駛拖拉機，還是采用雙季大豆種植來增加產(chǎn)量，農(nóng)民們總是在密切關注新一代創(chuàng)新性的農(nóng)業(yè)技術。農(nóng)業(yè)的未來是實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、現(xiàn)場內(nèi)傳感設備和長期數(shù)據(jù)分析這三者之一。

　　支持LoRa的設備可處理智慧農(nóng)業(yè)中發(fā)生的眾多情況，從跟蹤漫游在巨大牧場中的牛群到監(jiān)控土壤濕度。與其它農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)設備相比，基于LoRa的技術在一個可承受的價格點上，提供了更長的電池續(xù)航時間和更遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。

　　Quantified Ag是牲畜健康管理標簽和軟件的開發(fā)商，使用LoRa技術在不同階段遠程跟蹤并監(jiān)控病牛和孕牛。而WaterBit可為農(nóng)民們提供實時和低成本傳感系統(tǒng)來改善農(nóng)作物質(zhì)量和產(chǎn)量，該公司使用了基于LoRa的器件來密切監(jiān)控大型農(nóng)業(yè)企業(yè)農(nóng)場中的土壤濕度。

　　LoRa技術簡化并改善了每種智慧農(nóng)業(yè)應用的日常運行。該技術對于農(nóng)業(yè)企業(yè)已變得極具價值，因為他們能夠適應農(nóng)業(yè)這一產(chǎn)業(yè)不斷變化的需求。

　　“在牲畜飼養(yǎng)場，功耗真的是非常重要。牲畜們不太情愿從其耳朵上拿掉其電子標簽來實現(xiàn)充電的目標，因此當它們在牧場中漫游活動時，電池續(xù)航時間必須持續(xù)至少8個月。憑借LoRa技術的低功耗特性，我們已看到耳簽的續(xù)航時間已超過一年，并幫助監(jiān)控病?；蛟信?。”Quantified Ag首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Vishal Singh說道。

　　牲畜跟蹤

　　監(jiān)控一群牛是一份全天候的工作，因為牲畜飼養(yǎng)場每年因病牛感染可能損失數(shù)十億美元。所以，在牧場主們持續(xù)關注其財務增長的同時，需要一種技術來增強并簡化其運營。

　　位于美國內(nèi)布拉斯加州林肯市(Lincoln, Nebraska)的Quantified Ag公司已經(jīng)開發(fā)出了一種集成了LoRa技術的牛用電子標簽，它可測量牛的體溫、頭部運動和整體移動。所有的數(shù)據(jù)都被收集到一個應用服務器中來尋找“異常值”，比如一只奶牛的數(shù)據(jù)顯示其移動量減少并出現(xiàn)體溫降低，該數(shù)據(jù)成為了疾病的指示信息。Quantified Ag的解決方案提供了一個手機App，它會將潛在的健康問題通知農(nóng)場主。因此他們就可檢查這頭牛，然后就可以與獸醫(yī)開遠程視頻會議，獸醫(yī)能夠檢查動物生命特征并收集生物數(shù)據(jù)。這就允許農(nóng)場主能快速為他們的牲畜及時給予關注，以盡力阻止疾病在整個牛群中傳播開來。

　　現(xiàn)在有許多專為牲畜管理應用而設計的基于LoRa的物聯(lián)網(wǎng)設備即將進入市場。另一款當前正在測試和設計的設備可以喂給奶牛，并可用于動物體內(nèi)監(jiān)測。這款基于LoRa的傳感器可監(jiān)測體溫，還能將這頭母牛正在排卵這個信號發(fā)送給人工授精獸醫(yī)。這種方法通過讓農(nóng)場主準確地知道每頭潛在的牛媽媽身體內(nèi)正在發(fā)生的情況，從而節(jié)省了工作時間并減少猜測。

　　基于LoRa的牛跟蹤系統(tǒng)

　　將農(nóng)作物產(chǎn)量最大化

　　當今的農(nóng)民們非?？释軌虻玫绞顾麄兡軌?qū)喔群褪┓首龀鰷蚀_決定的數(shù)據(jù)，從而使他們能夠優(yōu)化其作物的產(chǎn)量。當其它東西都保持不變時，水分和土壤是提升農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素。一旦一位農(nóng)民能夠控制水分和土壤，他或她就可在天氣和作物的限制范圍內(nèi)將農(nóng)作物的產(chǎn)量最大化。

　　位于美國硅谷、由國家科學基金會(NSF)資助的WaterBit有限公司(WaterBit, Inc.)為農(nóng)民提供高度精細化的、實時的、低成本的感測系統(tǒng)，通過資源的最佳化使用來提高農(nóng)作物的質(zhì)量和產(chǎn)量。

　　該公司的灌溉傳感器使用LoRa技術和LoRaWAN開放協(xié)議來將設備連接至網(wǎng)關。為了滿足灌溉和施肥的基本需要，WaterBit系統(tǒng)為終端節(jié)點提供雙向的通信，支持他們讀取傳感器數(shù)據(jù)并實現(xiàn)控制功能。這些傳感器可探測水位、土壤的鐵含量和含鹽量。作為測量的結(jié)果，農(nóng)民們可通過知道內(nèi)涵豐富的數(shù)據(jù)來優(yōu)化其運營，以更好地管理他們的農(nóng)作物并確保農(nóng)作物產(chǎn)量最高。

　　WaterBit基于LoRa的節(jié)點已經(jīng)被安裝在加利福尼亞州中央谷地(California’s Central Valley)的許多不同類型的農(nóng)作物田地中，包括玉米、棉花、草莓、杏仁和葡萄樹等品種，支持24/7全天運營。這些傳感器都是專為超低功耗而設計，將節(jié)點部署到距離網(wǎng)關遠達3英里的茂密樹林中時，每天僅消耗13焦耳的能量。這種超低功耗的設計方案也消除了電池更換的問題，帶來一種零維護的產(chǎn)品;該產(chǎn)品可在幾分鐘內(nèi)成功安裝，造就了一個正在引起客戶巨大興趣的無與倫比的成就。

　　“通過使用LoRa技術，我們的客戶們正在以更高的精細度對土壤里的水分進行管理，而對于葡萄作物，農(nóng)民們可提高20%和30%的產(chǎn)量。”WaterBit, Inc.創(chuàng)始人Manu Pillai說道。

　　基于LoRa的精密農(nóng)場系統(tǒng)

　　用于智慧農(nóng)業(yè)的LoRa技術具有以下關鍵優(yōu)點：

　　 定位：LoRa技術使用一種無需GPS的定位技術，因而不需要額外的功耗。

　　 低連接成本：LoRa技術運行在無需授權的ISM頻帶，這就意味著頻譜成本為零或非常低(如果使用外部的服務提供商，可能需要很低的連接費用)。

　　 開放標準：LoRaWAN開放規(guī)范由LoRa聯(lián)盟提供支持和維護，可支持無縫的連接及便捷的擴展性。

　　 現(xiàn)已可用：現(xiàn)在已經(jīng)可以用于公共和私有網(wǎng)絡的實施與廣泛部署。

　　 利用已部署的資產(chǎn)：LoRa技術強大可靠的信號傳輸能夠覆蓋到廣泛的范圍，甚至在農(nóng)村地區(qū)也一樣。

　　 日益擴大的生態(tài)系統(tǒng)：快速發(fā)展的LoRa聯(lián)盟目前擁有超過500家成員公司，他們正在使用LoRaWAN開放規(guī)范創(chuàng)建各種解決方案。LoRa聯(lián)盟包括重要的行業(yè)成員和許多其它類型的初創(chuàng)公司和網(wǎng)絡運營商。當他們結(jié)合在一起時，該生態(tài)系統(tǒng)提供了從通信芯片到網(wǎng)絡，再到基于服務器的應用平臺等多個供應源。LoRa聯(lián)盟為了支持互操作性，也對傳感器和其它器件進行認證。

　　 安全：內(nèi)建AES-128加密技術，支持在農(nóng)村地區(qū)實現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸。

　　總結(jié)

　　智慧農(nóng)業(yè)的未來是通過收集和分析數(shù)據(jù)以實現(xiàn)最高效率。為了在農(nóng)業(yè)企業(yè)中迅速普及，該解決方案必須提供遠距離、低功耗、易于部署和低成本等特性。通過使用LoRa技術和LoRaWAN開放協(xié)議，農(nóng)民和牧場主能夠?qū)⑵湫首畲蠡?，并把更多的注意力放在其業(yè)務的增長和盈利能力上。

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　　作者：Semtech公司產(chǎn)品營銷總監(jiān)Vivek Mohan