|
目前，物联网相关技术在智慧农业领域中的应用正迅速兴起，但仍存在着一些挑战。一方面，对农业产业进行持续的监测和控制，会产生大量有待有效收集、传输、处理和储存的数据（如监测植物生长的相关环境参数）；另一方面，由于农业用地通常缺乏有线能源供应和可靠的网络覆盖，在大多数情况下，需要额外部署现场连接及收集能量（如太阳能）为其供电，实现物联网节点之间的信息交换。 意大利帕尔马大学的学者们在《SENSORS》合作发表了一篇题为“LoRaFarM: a LoRaWAN-Based Smart Farming Modular IoT Architecture”的研究论文，提出了一个基于远程广域网（LoRaWAN）的低成本、模块化物联网平台，即“基于LoRaWAN的智慧农业模块化物联网架构（LoRaFarM）”，旨在收集、监测和有效利用农业相关数据，以高度可定制的方式改进普通农场的管理。 图1为LoRaFarM分层结构（右侧）与LoRaWAN架构组件（左侧）的对比，LoRaFarM平台继承了LoRaWAN的架构和主要构件，即终端节点、网关、网络服务器和应用服务器。该平台围绕核心中间件构建，可通过点对点的农场级模块（向中间件提供来自农场传感器的数据）或高级模块（为农民提供高级功能）轻松扩展。 图 1 LoRaWAN架构组件的层次分解和并行性 图2为两种农场级模块及其内部网络拓扑结构。农场级模块是由部署在农场中的终端节点（即传感器和/或执行器节点）组成的网络，可将其顺利地集成到平台中。 图 2 LoRaFarM架构：农场级模块的两种类型 LoRaFarM的中间件可以定义为农场和后端域之间的一种“连接层”，通过网络服务器和应用服务器两个主要单元来实现其相应功能（如图3所示）。 图 3 LoRaFarM中间件层连接农场级模块与高级模块 高级模块负责以模块化和可定制的方式将平台与农民连接起来。因其可以使用中间件的HTTP APIs轻松检索农场数据，所以可以独立开发点对点模块，以满足目标农场的特定需求，并且无需更改现有平台基础设施，只需将它们添加到平台之上即可。 为了对收集的数据进行可视化，该研究开发了一个基于web的仪表板，通过已集成到平台中的网站将部署好的节点及其在农场中的位置显示在地图上（如图4所示）。 图 4 网站主页显示部署的节点及其在农场中的位置 目前，该平台集成了两个农场模块：一个葡萄园模块，用于监测农场葡萄园的土壤参数；一个温室模块，主要收集温室的环境条件。传感器以10分钟或30分钟的采样间隔收集数据，并在中间件层存储到MySQL数据库中以供进一步处理。该研究从理论和实验两方面评估了所用传感器节点的使用寿命，从实用的角度来看，由太阳能电池板充电的LiPo电池供电的节点，无论是在室外遭遇过恶劣天气条件还是室内环境中，仍可正确传输3个月的数据。即使雨天丢失了部分样本，一旦天晴它们的电池被太阳光重新充电后，节点又会重新开始正常传输。 未来可能会从增强数据分析的角度出发，依靠人工智能和机器学习技术，预测农业种植环境参数的演变，从而预防植物病害。此外，还可能会在中间件引入微服务架构、定义围绕其他通信协议（如BLE）构建的附加低级模块，对空气质量等其他环境参数进行监测，进一步扩展LoRaFarM的新功能。 审核人：戴红君、郭婷 |
|
|
来自： DICT观察者 > 《DICT通讯网络信息》
