滴翠智能基于Semtech LoRa® 探索“農業+數字孿生”

助力傳統農林行業的數字化轉型

“元宇宙”和“數字孿生”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+數字孿生”的創想：基于人工智能、Semtech LoRa® 以及大數據等技術，賦予植物以數字生命，助力傳統農林行業的數字化轉型。

滴翠智能的智慧農業解決方案，使用Semtech LoRa芯片和智能網關等升級傳統電控設備，實現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，集生態數據采集、人工智能監測管理、遠程設備控制等功能為一體。該方案能夠提高農業生產效率，達到高效作業、降本增效以及病蟲害預測等目的。

圖1 滴翠智能基于LoRa的智慧農業解決方案

圖2 滴翠智能的智慧農業解決方案

滴翠智能的智慧農業解決方案集植物AI數據庫、LoRa芯片和滴翠云平臺為一體。方案支持多樣化的物聯網硬件設備，包括農業里常用的電磁閥、配電箱、電動門、過濾器、燈光等，并將這些設備產生的數據，以及傳感器采集到的土壤溫度、濕度、PH值、氮、磷、鉀等數據，基于LoRa和通信網絡傳輸到云平臺。

在云端，滴翠智能把采集到的植物生長大數據，與農科院的基礎植物數據庫進行對比修正，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據以形成植物生長模型，這些數據可用于溯源、調用和指導生產作業。此外，滴翠智能所打造的數字孿生顯示平臺，可以實時查看作物種植的環境數據、監控視頻、傳感器狀態、設備遠程控制、人員管理等。

圖3 滴翠智能數字孿生顯示界面

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，滴翠智能使用農業智慧微觀小環境轉變人工管養模式，利用傳感器采集土壤濕度、方艙溫度、養分含量、PH值、二氧化碳、空氣溫濕度、氣壓、光照強度等環境數據，通過基于LoRa的網關將數據上傳到云平臺后，根據環境數據實時調控溫控系統、灌溉系統等，相對于人工管控的植物方艙的模式，滴翠智能最終實現了種植效率增加50%，降低成本30%。

借助LoRa解決傳統農業轉型痛點

我國《數字鄉村發展戰略綱要》明確指出“要推進農業數字化轉型”，加快推廣云計算、大數據、物聯網、人工智能在農業生產經營管理中的運用。

然而，目前我國的農業數字化轉型還面臨著諸多挑戰。我國整體農業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，大量的區域沒有信號覆蓋，為長距離的數據通訊帶來挑戰，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，即使建立起植物數據庫的基礎模型，后期模型和算法的優化也需要海量的數據積累。

在選擇農業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，認為在農業領域，LoRa是最優選，能夠切實幫助解決農林行業數字化轉型難點。

圖3 滴翠智能智慧農林解決方案的系統架構

Semtech LoRa應用于智慧農林領域的優勢包括：

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�；�于LoRa，可以使用非授權頻段架設安全可控的私有物聯網。

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模農林產業時具有絕對優勢。同時LoRa確保所有的通信都遵循AES128端對端的數據傳輸加密。

農業+數字孿生，賦予植物數字生命

在滴翠智能關于“農業+數字孿生”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。這個數字孿生的農業世界，與現實世界一一映射對應，幫助農業從業者找到產量更高或者口感更好的最優點，以及無限趨近于植物生長的最優方向。

例如，滴翠智能基于Semtech LoRa為云天化集團旗下智慧大棚開發的個性化PC軟件系統和硬件系統，收集智慧灌溉、土壤改良、監測土壤肥力鈣磷鉀氮等數據，并根據植物需求精準計算后對電控設備進行無人化控制作業，形成了植物數字孿生系統閉環，打造出一座現代智能大棚，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）有限公司創始人安浚表示：“滴翠智能為智慧鄉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大數據解決方案，全面支持鄉鎮數字化轉型。我們很榮幸能夠與Semtech這樣的行業領先企業合作，賦予植物以數字生命，推進人工智能技術在農業領域的應用，加速布局新時代智能農業。” 

Semtech中國區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的發展，實現增效增收。中國智慧農業已經進入快速發展的通道，LoRa具有遠距離、低功耗、易部署、組網靈活等優勢，非常適用于農業領域。我們將持續攜手生態伙伴，以領先的LoRa技術驅動傳統農業變革。”

參考資料：

中共中央辦公廳 國務院辦公廳印發《數字鄉村發展戰略綱要》

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

Semtech LoRa簡介：

Semtech的LoRa器件到云（Device-to-Cloud）平臺是已在全球被廣泛采用的遠距離、低功耗物聯網應用解決方案，能夠在全球范圍內快速開發和部署超低功耗、高性價比、長覆蓋距離的物聯網網絡、網關、傳感器、模組和物聯網服務。Semtech的LoRa器件為LoRaWAN® 協議提供通信層，該協議由LoRa聯盟（LoRa Alliance®）開放和維護；LoRa聯盟是一個面向低功耗廣域網（LPWAN）應用的物聯網行業聯盟，其成員已在超過170多個國家和地區部署了物聯網網絡。Semtech是LoRa聯盟的創始成員之一。

了解更多關于LoRa平臺的信息，請訪問：https://www.semtech.cn/lora/

滴翠智能簡介：

滴翠智能是滴翠智能是基于植物生長AI模型的農業種植數字化控制云平臺，可實現AIoT+農林電控設備升級，以及大型農林項目的高度集成化方案，屬于國家級科技型企業。公司與上海交通大學、上海市農業科學院等頂級專家團隊合作，有完整的植物生長模型AI數據庫及海量數據來源，有完整的SaaS軟件定制服務平臺，有完整的自研通信芯片模組及網關硬件體系。

公司的AI智能物聯網系統，可以為智慧農業提供完整的智能化解決方案，可以自組網，形成從采集——分析——策略——執行的AI自主決策程序化智能解決方案，或無線遠程遙控的人工監控方案。

滴翠智能基于LoRa的網關集廣域通訊、局域自組網、邊緣計算、集成電路控制系統、LoRa基站為一體，可快速建立完善的物聯網通訊、控制系統。病蟲害視覺識別AI數據庫和農業生產決策系統軟件，可以進行植物標記、可以識別病蟲害，可以快速幫助農民解決植物生長過程中的問題和麻煩，智能視覺識別可以協助農業機器人完成采摘以外更多工作。

LoRa是Semtech公司或其附屬公司的注冊商標或服務標志。