滴翠智能基于Semtech LoRa® 探索“农业+数字孪生”

“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3 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。”

参考资料：

中共中央办公厅 国务院办公厅印发《数字乡村发展战略纲要》

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