LoRa技术将彻底变革智慧农业

在过去的一个世纪里，我们目睹了农业产业结构的非凡变化，大部分由家庭所拥有的微型农场已经被大规模的大型农场经营所取代，同时对食物的需求也在稳步上升。根据联合国粮食及农业组织（UN Food and Agriculture Organization）的预测：到2050年，全球需要比2006年多生产70%的食物才能供养全世界日益增长的人口。随着生产和运营需求的持续增长，农业企业正在转向物联网以实现分析技术和更强的生产能力。农民和牧场主不能再依靠视觉线索或其它被动的和基于历史的指标来管理他们的生意。他们必须要创造更高效的运营方案，来在现场有规律地搜集信息、快速合成数据并做出明智的商业选择，以从精准农业和畜牧业实时监控中获得益处。

物联网必定将把农业企业的未来推向一个新的高度。在一些国家，智慧农业正变得越来越普及，但为了加速物联网技术的全球部署，农民们和牧场主们需要低成本、低功耗的传感器。Semtech的LoRa®器件和无线RF技术（LoRa技术）以及LoRaWAN^TM开放协议是传感器的理想选择；这些传感器仅需要每小时更新几次信息，因为环境不会发生剧烈的变化。此外，因为许多农场和牧场都在农村地区，无法获得蜂窝网络或许可频段的覆盖，他们需要一种简单的方式为其物联网应用安装网络基础设施。

通过使用LoRa技术和LoRaWAN开放协议，农业企业可对其生意的方方面面进行数字化监控、管理和分析，从而改善其整体运营和投资回报率（ROI）。从跟踪牲口的健康，到监控怀孕的母牛，再到增加农作物的产量，LoRa技术为智慧农业的未来提供了一个稳固的平台，因为它很容易去部署，且可帮助农民们和牧场主们发展其生意。

智慧农业中的趋势

假如只有一半的田地需要更多的肥料和没有得到足够的水份，该怎么办？假如一百头牛中有一头生病了，你需要知道是哪一头牛应该被隔离以阻止疾病的扩散，该怎么办？假如你需要监控一头正在排卵的母牛以确保在整个繁殖过程中牛妈妈都保持健康，该怎么办？

农业生意的竞争状态一直驱动着农民们去寻找一种技术优势。无论是使用由GPS驱动的自动驾驶拖拉机，还是采用双季大豆种植来增加产量，农民们总是在密切关注新一代创新性的农业技术。农业的未来是实时数据监控、现场内传感设备和长期数据分析这三者之一。

支持LoRa的设备可处理智慧农业中发生的众多情况，从跟踪漫游在巨大牧场中的牛群到监控土壤湿度。与其它农业物联网设备相比，基于LoRa的技术在一个可承受的价格点上，提供了更长的电池续航时间和更远距离的数据传输。

Quantified Ag是牲畜健康管理标签和软件的开发商，使用LoRa技术在不同阶段远程跟踪并监控病牛和孕牛。而WaterBit可为农民们提供实时和低成本传感系统来改善农作物质量和产量，该公司使用了基于LoRa的器件来密切监控大型农业企业农场中的土壤湿度。

LoRa技术简化并改善了每种智慧农业应用的日常运行。该技术对于农业企业已变得极具价值，因为他们能够适应农业这一产业不断变化的需求。

 “在牲畜饲养场，功耗真的是非常重要。牲畜们不太情愿从其耳朵上拿掉其电子标签来实现充电的目标，因此当它们在牧场中漫游活动时，电池续航时间必须持续至少8个月。凭借LoRa技术的低功耗特性，我们已看到耳签的续航时间已超过一年，并帮助监控病牛或孕牛。”Quantified Ag首席执行官兼创始人Vishal Singh说道。

牲畜跟踪

监控一群牛是一份全天候的工作，因为牲畜饲养场每年因病牛感染可能损失数十亿美元。所以，在牧场主们持续关注其财务增长的同时，需要一种技术来增强并简化其运营。

位于美国内布拉斯加州林肯市（Lincoln, Nebraska）的Quantified Ag公司已经开发出了一种集成了LoRa技术的牛用电子标签，它可测量牛的体温、头部运动和整体移动。所有的数据都被收集到一个应用服务器中来寻找“异常值”，比如一只奶牛的数据显示其移动量减少并出现体温降低，该数据成为了疾病的指示信息。Quantified Ag的解决方案提供了一个手机App，它会将潜在的健康问题通知农场主。因此他们就可检查这头牛，然后就可以与兽医开远程视频会议，兽医能够检查动物生命特征并收集生物数据。这就允许农场主能快速为他们的牲畜及时给予关注，以尽力阻止疾病在整个牛群中传播开来。

现在有许多专为牲畜管理应用而设计的基于LoRa的物联网设备即将进入市场。另一款当前正在测试和设计的设备可以喂给奶牛，并可用于动物体内监测。这款基于LoRa的传感器可监测体温，还能将这头母牛正在排卵这个信号发送给人工授精兽医。这种方法通过让农场主准确地知道每头潜在的牛妈妈身体内正在发生的情况，从而节省了工作时间并减少猜测。

基于LoRa的牛跟踪系统

将农作物产量最大化

当今的农民们非常渴望能够得到使他们能够对灌溉和施肥做出准确决定的数据，从而使他们能够优化其作物的产量。当其它东西都保持不变时，水分和土壤是提升农作物产量的主要因素。一旦一位农民能够控制水分和土壤，他或她就可在天气和作物的限制范围内将农作物的产量最大化。

位于美国硅谷、由国家科学基金会（NSF）资助的WaterBit有限公司（WaterBit, Inc.）为农民提供高度精细化的、实时的、低成本的感测系统，通过资源的最佳化使用来提高农作物的质量和产量。

该公司的灌溉传感器使用LoRa技术和LoRaWAN开放协议来将设备连接至网关。为了满足灌溉和施肥的基本需要，WaterBit系统为终端节点提供双向的通信，支持他们读取传感器数据并实现控制功能。这些传感器可探测水位、土壤的铁含量和含盐量。作为测量的结果，农民们可通过知道内涵丰富的数据来优化其运营，以更好地管理他们的农作物并确保农作物产量最高。

WaterBit基于LoRa的节点已经被安装在加利福尼亚州中央谷地（California’s Central Valley）的许多不同类型的农作物田地中，包括玉米、棉花、草莓、杏仁和葡萄树等品种，支持24/7全天运营。这些传感器都是专为超低功耗而设计，将节点部署到距离网关远达3英里的茂密树林中时，每天仅消耗13焦耳的能量。这种超低功耗的设计方案也消除了电池更换的问题，带来一种零维护的产品；该产品可在几分钟内成功安装，造就了一个正在引起客户巨大兴趣的无与伦比的成就。

 “通过使用LoRa技术，我们的客户们正在以更高的精细度对土壤里的水分进行管理，而对于葡萄作物，农民们可提高20%和30%的产量。”WaterBit, Inc.创始人Manu Pillai说道。

基于LoRa的精密农场系统

用于智慧农业的LoRa技术具有以下关键优点：

• 定位：LoRa技术使用一种无需GPS的定位技术，因而不需要额外的功耗。

• 低连接成本：LoRa技术运行在无需授权的ISM频带，这就意味着频谱成本为零或非常低（如果使用外部的服务提供商，可能需要很低的连接费用）。

• 开放标准：LoRaWAN开放规范由LoRa联盟提供支持和维护，可支持无缝的连接及便捷的扩展性。

• 现已可用：现在已经可以用于公共和私有网络的实施与广泛部署。

• 利用已部署的资产：LoRa技术强大可靠的信号传输能够覆盖到广泛的范围，甚至在农村地区也一样。

• 日益扩大的生态系统：快速发展的LoRa联盟目前拥有超过500家成员公司，他们正在使用LoRaWAN开放规范创建各种解决方案。LoRa联盟包括重要的行业成员和许多其它类型的初创公司和网络运营商。当他们结合在一起时，该生态系统提供了从通信芯片到网络，再到基于服务器的应用平台等多个供应源。LoRa联盟为了支持互操作性，也对传感器和其它器件进行认证。

• 安全：内建AES-128加密技术，支持在农村地区实现安全的数据传输。

总结

智慧农业的未来是通过收集和分析数据以实现最高效率。为了在农业企业中迅速普及，该解决方案必须提供远距离、低功耗、易于部署和低成本等特性。通过使用LoRa技术和LoRaWAN开放协议，农民和牧场主能够将其效率最大化，并把更多的注意力放在其业务的增长和盈利能力上。

如您希望了解Semtech的LoRa器件和无线RF技术如何支持智慧农业应用相关的信息，请访问www.semtech.com/IoT。

关于Semtech

Semtech Corporation是一家为高端消费性应用、企业计算、通信和工业设备提供高性能模拟和混合信号半导体产品及先进算法的领先供应商，其产品均专为造福工程领域乃至国际社会而打造。公司致力于降低自身及其产品对环境的影响，公司内部的绿色项目寻求通过材料和制造工艺控制、绿色技术的使用以及面向资源节省的设计来减少浪费。自1967年股票上市以来，Semtech在纳斯达克全球精选市场中的股份代码是SMTC。更多信息，请访问www.semtech.com。

作者：Semtech公司产品营销总监Vivek Mohan