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助力傳統(tǒng)農林行業(yè)的數(shù)字化轉型 作者：Semtech “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，賦予植物以數(shù)字生命，助力傳統(tǒng)農林行業(yè)的數(shù)字化轉型。 滴翠智能的智慧農業(yè)解決方案，使用Semtech LoRa芯片和智能網關等升級傳統(tǒng)電控設備，實現(xiàn)各類電控設備的遠程智能控制，并通過SaaS、PaaS平臺提供軟件服務，集生態(tài)數(shù)據(jù)采集、人工智能監(jiān)測管理、遠程設備控制等功能為一體。該方案能夠提高農業(yè)生產效率，達到高效作業(yè)、降本增效以及病蟲害預測等目的。 
圖1 滴翠智能基于LoRa的智慧農業(yè)解決方案
圖2 滴翠智能的智慧農業(yè)解決方案 滴翠智能的智慧農業(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)網硬件設備，包括農業(yè)里常用的電磁閥、配電箱、電動門、過濾器、燈光等，并將這些設備產生的數(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和通信網絡傳輸?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)，與農科院的基礎植物數(shù)據(jù)庫進行對比修正，并結合人工經驗修正，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、調用和指導生產作業(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)、設備遠程控制、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目為例：面對冬季無法正常種植的瓶頸，滴翠智能使用農業(yè)智慧微觀小環(huán)境轉變人工管養(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、光照強度等環(huán)境數(shù)據(jù)，通過基于LoRa的網關將數(shù)據(jù)上傳到云平臺后，根據(jù)環(huán)境數(shù)據(jù)實時調控溫控系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等，相對于人工管控的植物方艙的模式，滴翠智能最終實現(xiàn)了種植效率增加50%，降低成本30%。 借助LoRa解決傳統(tǒng)農業(yè)轉型痛點 我國《數(shù)字鄉(xiāng)村發(fā)展戰(zhàn)略綱要》明確指出“要推進農業(yè)數(shù)字化轉型”，加快推廣云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網、人工智能在農業(yè)生產經營管理中的運用。 然而，目前我國的農業(yè)數(shù)字化轉型還面臨著諸多挑戰(zhàn)。我國整體農業(yè)機械化程度和自動化控制水平仍然較低。由于農田面積廣袤，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，后期的功耗和運維成本也成為關鍵的制約因素。此外，由于植物生長情況的復雜性，即使建立起植物數(shù)據(jù)庫的基礎模型，后期模型和算法的優(yōu)化也需要海量的數(shù)據(jù)積累。 在選擇農業(yè)場景應用的組網技術時，滴翠智能驗證了各種主流無線通信技術的可行性，認為在農業(yè)領域，LoRa是最優(yōu)選，能夠切實幫助解決農林行業(yè)數(shù)字化轉型難點。
圖3 滴翠智能智慧農林解決方案的系統(tǒng)架構 Semtech LoRa應用于智慧農林領域的優(yōu)勢包括： 1. 遠距離，覆蓋范圍廣：LoRa支持遠距離覆蓋，能夠覆蓋廣袤農田。在沒有建筑物遮擋的農業(yè)應用中，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的組網更為便捷，無需重新布線和開發(fā)設備，能夠減少前期部署成本，同時更方便后期運維，維修成本低。 3. 超低功耗：基于LoRa的設備可以在電池供電條件下工作數(shù)年。 4. 私有網絡：一些農田地處偏僻，周圍可能無蜂窩網絡覆蓋。基于LoRa，可以使用非授權頻段架設安全可控的私有物聯(lián)網。 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)模農林產業(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。 農業(yè)+數(shù)字孿生，賦予植物數(shù)字生命 在滴翠智能關于“農業(yè)+數(shù)字孿生”的暢想中，基于人工智能技術、Semtech LoRa技術，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)字孿生的農業(yè)世界，與現(xiàn)實世界一一映射對應，幫助農業(yè)從業(yè)者找到產量更高或者口感更好的最優(yōu)點，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)植物需求精準計算后對電控設備進行無人化控制作業(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)村建設提供智慧園林、智慧大棚、智慧灌溉、智慧燈光、低功耗通信網關等農業(yè)大數(shù)據(jù)解決方案，全面支持鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)字化轉型。我們很榮幸能夠與Semtech這樣的行業(yè)領先企業(yè)合作，賦予植物以數(shù)字生命，推進人工智能技術在農業(yè)領域的應用，加速布局新時代智能農業(yè)。” 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，有力促進了智慧農業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)增效增收。中國智慧農業(yè)已經進入快速發(fā)展的通道，LoRa具有遠距離、低功耗、易部署、組網靈活等優(yōu)勢，非常適用于農業(yè)領域。我們將持續(xù)攜手生態(tài)伙伴，以領先的LoRa技術驅動傳統(tǒng)農業(yè)變革。” 參考資料： 中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發(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 |
