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滴翠智能基于Semtech LoRa 探索“农业+数字孪生”

关键词:Semtech LoRa芯片 智慧农业 人工智能 数字化转型

时间:2022-09-23 10:24:38      来源:网络

“元宇宙”和“数字孪生”是时下的热门概念。滴翠智能科技(上海)有限公司(以下简称“滴翠智能”)提出了“智慧农林+数字孪生”的创想:基于人工智能、Semtech LoRa® 以及大数据等技术,赋予植物以数字生命,助力传统农林行业的数字化转型。

助力传统农林行业的数字化转型

“元宇宙”和“数字孪生”是时下的热门概念。滴翠智能科技(上海)有限公司(以下简称“滴翠智能”)提出了“智慧农林+数字孪生”的创想:基于人工智能、Semtech LoRa® 以及大数据等技术,赋予植物以数字生命,助力传统农林行业的数字化转型。

滴翠智能的智慧农业解决方案,使用Semtech LoRa芯片和智能网关等升级传统电控设备,实现各类电控设备的远程智能控制,并通过SaaS、PaaS平台提供软件服务,集生态数据采集、人工智能监测管理、远程设备控制等功能为一体。该方案能够提高农业生产效率,达到高效作业、降本增效以及病虫害预测等目的。


图1 滴翠智能基于LoRa的智慧农业解决方案


图2 滴翠智能的智慧农业解决方案

滴翠智能的智慧农业解决方案集植物AI数据库、LoRa芯片和滴翠云平台为一体。方案支持多样化的物联网硬件设备,包括农业里常用的电磁阀、配电箱、电动门、过滤器、灯光等,并将这些设备产生的数据,以及传感器采集到的土壤温度、湿度、PH值、氮、磷、钾等数据,基于LoRa和通信网络传输到云平台。

在云端,滴翠智能把采集到的植物生长大数据,与农科院的基础植物数据库进行对比修正,并结合人工经验修正,形成最终的种植决策。过程中,滴翠智能积累海量的数据以形成植物生长模型,这些数据可用于溯源、调用和指导生产作业。此外,滴翠智能所打造的数字孪生显示平台,可以实时查看作物种植的环境数据、监控视频、传感器状态、设备远程控制、人员管理等。


图3 滴翠智能数字孪生显示界面

以木林森新疆奎屯植物方舱项目为例:面对冬季无法正常种植的瓶颈,滴翠智能使用农业智慧微观小环境转变人工管养模式,利用传感器采集土壤湿度、方舱温度、养分含量、PH值、二氧化碳、空气温湿度、气压、光照强度等环境数据,通过基于LoRa的网关将数据上传到云平台后,根据环境数据实时调控温控系统、灌溉系统等,相对于人工管控的植物方舱的模式,滴翠智能最终实现了种植效率增加50%,降低成本30%。

借助LoRa解决传统农业转型痛点

我国《数字乡村发展战略纲要》明确指出“要推进农业数字化转型”,加快推广云计算、大数据、物联网、人工智能在农业生产经营管理中的运用。

然而,目前我国的农业数字化转型还面临着诸多挑战。我国整体农业机械化程度和自动化控制水平仍然较低。由于农田面积广袤,大量的区域没有信号覆盖,为长距离的数据通讯带来挑战,同时布线覆盖信号的成本也很高,后期的功耗和运维成本也成为关键的制约因素。此外,由于植物生长情况的复杂性,即使建立起植物数据库的基础模型,后期模型和算法的优化也需要海量的数据积累。

在选择农业场景应用的组网技术时,滴翠智能验证了各种主流无线通信技术的可行性,认为在农业领域,LoRa是最优选,能够切实帮助解决农林行业数字化转型难点。


图4 滴翠智能智慧农林解决方案的系统架构

Semtech LoRa应用于智慧农林领域的优势包括:

1.远距离,覆盖范围广:LoRa支持远距离覆盖,能够覆盖广袤农田。在没有建筑物遮挡的农业应用中,使用LoRa EdgeTM平台可以大幅提升定位精度。

2.部署成本低:基于LoRa的组网更为便捷,无需重新布线和开发设备,能够减少前期部署成本,同时更方便后期运维,维修成本低。

3.超低功耗:基于LoRa的设备可以在电池供电条件下工作数年。

4.私有网络:一些农田地处偏僻,周围可能无蜂窝网络覆盖。基于LoRa,可以使用非授权频段架设安全可控的私有物联网。

5.支持高通信量:基于LoRa的基站每天可以处理几百万条信息,这样的高通信量在布局大规模农林产业时具有绝对优势。同时LoRa确保所有的通信都遵循AES128端对端的数据传输加密。

农业+数字孪生,赋予植物数字生命

在滴翠智能关于“农业+数字孪生”的畅想中,基于人工智能技术、Semtech LoRa技术,将植物、土壤、空气、水泵、电磁阀等要素聚集在虚拟的信息世界中。这个数字孪生的农业世界,与现实世界一一映射对应,帮助农业从业者找到产量更高或者口感更好的最优点,以及无限趋近于植物生长的最优方向。

例如,滴翠智能基于Semtech LoRa为云天化集团旗下智慧大棚开发的个性化PC软件系统和硬件系统,收集智慧灌溉、土壤改良、监测土壤肥力钙磷钾氮等数据,并根据植物需求精准计算后对电控设备进行无人化控制作业,形成了植物数字孪生系统闭环,打造出一座现代智能大棚,拥有智能照明、灌溉、温控,有效提升成产效率30%。

滴翠智能科技(上海)有限公司创始人安浚表示:“滴翠智能为智慧乡村建设提供智慧园林、智慧大棚、智慧灌溉、智慧灯光、低功耗通信网关等农业大数据解决方案,全面支持乡镇数字化转型。我们很荣幸能够与Semtech这样的行业领先企业合作,赋予植物以数字生命,推进人工智能技术在农业领域的应用,加速布局新时代智能农业。”

Semtech中国区销售副总裁黄旭东表示:“滴翠智能基于LoRa的解决方案,有力促进了智慧农业的发展,实现增效增收。中国智慧农业已经进入快速发展的通道,LoRa具有远距离、低功耗、易部署、组网灵活等优势,非常适用于农业领域。我们将持续携手生态伙伴,以领先的LoRa技术驱动传统农业变革。”

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