我國農(nóng)業(yè)正處于向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，目前傳統(tǒng)灌溉方式存在明顯短板，水資源利用率僅為 45%，而人力成本卻占總成本的 30% 以上。在此背景下，借助技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)農(nóng)業(yè)灌溉向精準(zhǔn)化、智能化方向發(fā)展已成為當(dāng)務(wù)之急，這也是智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要內(nèi)容。
在國家 “鄉(xiāng)村振興” 戰(zhàn)略和 “智慧農(nóng)業(yè)” 發(fā)展規(guī)劃的引領(lǐng)下，2025 年兩會(huì)提出的 “農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力” 概念，為智慧灌溉的發(fā)展提供了新的思路。該概念強(qiáng)調(diào)將 AI、區(qū)塊鏈、新能源等新技術(shù)融入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過程，有助于構(gòu)建一個(gè)涵蓋灌溉決策、水資源管理和能源供應(yīng)的全鏈條可持續(xù)農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本性變革。
為守護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定狀態(tài)、提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率，卓嵐打造了一套以 LoRa 技術(shù)為核心的智慧農(nóng)業(yè)解決方案。這一方案依托 LoRa 無線通信技術(shù)，同時(shí)融合物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等前沿技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式進(jìn)行全方位的升級(jí)與改造。
通過智慧感知、智能預(yù)警、自動(dòng)控制以及智能分析等一系列手段，該方案能夠讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都處于可視、可管、可控的狀態(tài)，進(jìn)而有效提高生產(chǎn)效率與整體效益。具體而言，系統(tǒng)會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、土壤墑情等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，隨后對(duì)傳感器收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理。當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到預(yù)設(shè)閾值，或是收到人為干預(yù)指令時(shí)，這些信息將作為灌溉設(shè)備運(yùn)行的控制依據(jù)，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉的智能化操作。
智慧灌溉系統(tǒng)包含了卓嵐LoRa產(chǎn)品的溫濕度、光照強(qiáng)度及PH值等多種傳感器，以及灌溉閥門，專為農(nóng)田灌溉管理設(shè)計(jì)，能在2-3公里的范圍內(nèi)精準(zhǔn)部署，全面監(jiān)控農(nóng)作物生長的土壤環(huán)境。
在2-3公里農(nóng)田范圍內(nèi)，利用LoRa技術(shù)結(jié)合云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了土壤墑情實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)灌溉控制，確保農(nóng)作物健康生長。云平臺(tái)作為數(shù)據(jù)處理的核心，每隔2分鐘就會(huì)自動(dòng)下發(fā)MODBUS指令，從傳感器中采集最新的環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦環(huán)境參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，云平臺(tái)會(huì)立即響應(yīng)，通過MODBUS指令向相應(yīng)的LoRa終端發(fā)送控制信號(hào)。LoRa終端接收到信號(hào)后，通過RS485接口與閥門進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉系統(tǒng)的精準(zhǔn)控制，包括啟動(dòng)和停止灌溉。
同時(shí)，還可以通過LoRa終端的IO口連接閥門中的無源開關(guān)量，用于指示閥門的開關(guān)狀態(tài)，平臺(tái)可在開/關(guān)閥門之后再下發(fā)指令采集IO狀態(tài)信息，以確保開到位、關(guān)到位，避免由于丟包等因素導(dǎo)致缺乏灌溉或灌溉過渡，以達(dá)到預(yù)期控制效果。
圖1
LoRa無線產(chǎn)品主要用于傳感器，比較集中，空曠等環(huán)境。射頻無法覆蓋的位置，可以采用LoRa模塊轉(zhuǎn)以太網(wǎng)通信設(shè)備等等。大型項(xiàng)目中還有很多模擬量，數(shù)字量等設(shè)備，此時(shí)就可以采用各種網(wǎng)絡(luò)IO控制器。
監(jiān)測(cè)土壤濕度、溫度、pH 值、光照強(qiáng)度、降雨量等參數(shù)，數(shù)據(jù)更新頻率可自定義。集成氣象站，獲取風(fēng)速、溫濕度、氣壓等外部環(huán)境數(shù)據(jù)。
基于作物生長周期和土壤水分閾值，自動(dòng)生成灌溉計(jì)劃（如滴灌、噴灌時(shí)長）。
通過云平臺(tái)遠(yuǎn)程開關(guān)閥門、調(diào)節(jié)灌溉量，支持定時(shí)任務(wù)與異常觸發(fā)模式。與水泵、電磁閥等設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無人化灌溉。
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備狀態(tài)（如電池電量、信號(hào)強(qiáng)度），自動(dòng)報(bào)警故障。對(duì)土壤過濕 / 過干、設(shè)備離線等異常情況推送通知。
低功耗，超長續(xù)航：LoRa模組采用低功耗模塊，可使用電池供電，使用壽命長久，避免頻繁更換
無線組網(wǎng)，優(yōu)化成本：數(shù)據(jù)傳輸層通過無線方式傳輸，減少了布線聯(lián)網(wǎng)的施工成本，縮短施工周期，大大提高了工程效率。
通信可靠，降低誤差：LoRa模塊采用的是天線定點(diǎn)通訊，按技術(shù)要求安裝完畢后，即可進(jìn)行24小時(shí)的通訊，且不受電網(wǎng)波動(dòng)的影響。讀取數(shù)據(jù)精確。
節(jié)點(diǎn)獨(dú)立，便于擴(kuò)展和維護(hù)：通過自組網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至中心，各節(jié)點(diǎn)可靈活增減。
