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Ruff物联网技术如何实现智慧农业的应用

导读: 越来越多的农业开始智能化,从智能管理到远程灌溉,科学化的生长环境既保证了土壤及空间的最大利用率,对于瓜果蔬菜又保证了最佳生长环境及周期,从而收获更加绿色无公害蔬果,为客户带来可观的经济效益。那么这一切,究竟是如何实现的呢?

传统农业的浇水、施肥、打农药等,农民完全凭经验、靠感觉,而今,越来越多的农业生产基地完全是另一番景象:瓜果蔬菜该不该浇水?施肥打药应该保持怎样的精确浓度?温度、湿度、光照、二氧化碳如何进行有效监控及管理?一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题,都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关,农民只需要一个手机一个按钮,就能在无人化管理的过程中种好蔬果。

在这种趋势下,越来越多的农业开始智能化,从智能管理到远程灌溉,科学化的生长环境既保证了土壤及空间的最大利用率,对于瓜果蔬菜又保证了最佳生长环境及周期,从而收获更加绿色无公害蔬果,为客户带来可观的经济效益。

那么这一切,究竟是如何实现的呢?

一、数据层:传感器实现底层数据读取

对于菜园来说,空气的温湿度、土壤的温湿度、土壤的 PH 值、光照的强度以及空气二氧化碳等数据都是影响农作物生长质量的重要因素,因此,在最底层的数据层,我们需要首先获取到这些底层数据,因此,第一步传感器的选型尤为重要。

以土壤温湿度传感器为例,土壤的温湿度参数由于其特殊性,必须将传感器置于土壤中,所以选择外置传感器方式进行测量,为了提高测量的准确度和现场布置的便捷性,一般来说都是选用带有 RS-485接口的传感器。

在土壤温湿度数据采集层面,传感器不仅需要有较高的测量精度,在防护等级方面,也要考虑是否可以完全浸没于水中长期使用,因为需要考虑到室外环境使用,目前大多数传感器都已经可以满足各类环境的使用要求。

除了土壤温湿度传感器,还有土壤 PH 值参数测量传感器,同理,PH 值测量也必需要将传感器置于土壤中,因此也需要选用外置传感器的测量方式。

在环境空气参数的测量方面,一般包括空气温度、空气湿度以及光照强度,目前根据实际环境需要,可以采取单独测量的方式,也可以采取一体式测量的方式。目前市面上所有的空气环境传感器都是零下40度到零上80度之间,可以满足常规环境下的使用。

二、传输层:网关实现数据的采集及传输

当传感器将菜园的各个数据进行精确采集之后,数据会进行上报,在上报传输的过程中,MCU 和网关成为底层数据与云端服务的关键中间层级,以菜园数据上报的通讯协议为 ZigBee 为例,那么 MCU 最好选择一个带有 ZigBee 模块的 MCU。

图示:Ruff 智慧菜园网关采集控制器

而为了有效隔离由于个别传感器的损坏造成整个 RS-485通信链路的无法正常工作,菜园采集控制器会采用 UART 扩展的方式,扩展为4路 UART,即分割为4路 RS-485,并且每一路 RS-485都具有短路、开路、防雷击等保护功能,在发生故障的时候,内置的控制器能够及时切断有故障的端口,保证每一路 RS-485都能独立工作,达到互不干扰的效果。

数据通过控制器进行集合汇总及格式转换之后,网关则负责数据的接收及上传。以 Ruff 智能网关为例,网关的以太网和 GPRS 等远程通信功能,将本地局域网采集的信息发送到远端的服务器或云端,通过专家系统分析处理后分发的指令,通过 Ruff 智能网关发送到局域网内相应设备执行,服务器或云端同时做好数据的存储以及其他业务接口控制等。

Ruff 智能网关的硬件资源如下所示:

◆ 处理器为TI公司AM3352 CortexA8微处理器,工作频率600MHz;

◆ 芯片内置256MDDR3的 SDRAM,256MB的用户可编程 Flash;

◆ 板载基于SPI接口的256Mbit的 可编程 Flash;

◆ 板载64Kbit的基于I2C接口的eeprom;

◆ 2 路 100M 自适应以太网;

◆ 4 路 RS-485 或者 RS-232接口;

◆ 2路 USB Host 接口

◆ 1路 DB9调试串口

◆ 1路 miniPCle

◆ 1个功能按键

◆ 2G/4G/GPS/WIFI/ZigBee(可选)

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