瑞士公司 Plantcare 旨在利用物联网实现农业数字化

一家位于瑞士的公司PlantCare开发了一种智能灌溉系统，可以自动监测土壤水分含量并相应地浇灌植物。物联网系统已被证明可以减少高达 30% 的水资源浪费。

无线传感器网络 (WSN) 一直是物联网革命中的一项关键支持技术，服务于商业、工业、医疗甚至农业领域的智能 M2M 通信。更新的低功耗广域网 (LPWAN) 架构适合无线通信的独特利基，可以实现超过 10 公里的链路距离，而终端设备消耗极低的功率（10 到 20 dBm），电池寿命最长可达 10年。PlantCare 系统中的无线网络技术同时使用 868-MHz 和 2.4-GHz 欧洲 ISM 频段，这些频段未经许可，因此更具成本效益。农业系统采用传感器节点集群，每个灌溉区最大半径为 200 米。对于分散在几公里外的农场，使用范围扩展器 (REX) 或中继器，允许 3 公里范围扩展。最多 12 个传感器可以连接到一个 REX，其中每个 REX 可以连接到其他四个 REX。通过这种方式，PlantCare 能够支持许多需要短距离和远程连接的农场拓扑。

他们获得专利的水传感器利用微加热脉冲 (MHP) 方法进行土壤湿度监测，其中传感器发出短暂的热量，让周围环境冷却，以帮助检测土壤中的温差。温度的变化与周围地球的水分含量直接相关。该传感器包括一个亲水毡尖，可屏蔽敏感的内部电子电路并吸收周围土壤的水分以进行水分分析。然后，传感器节点与该地区其他智能放置的传感器进行通信，以评估该地区的相对湿度。

另一个好处是硬件专为最少的维护而设计。传感器上的毡尖能够保持其特性数年，而传感器节点的功耗极低——两节 1.5-V AA 电池或 D 型电池可为传感器提供长达一年的电力，前提是两次测量之间的时间为一小时。对于更耗电的控制单元和水泵，通过光伏电池 (PV) 使用太阳能收集来实现持续运行，而无需担心更换电池。

早在 2013 年，联邦环境办公室 (FOEN) 就使用 PlantControl CX 系统对一个 15 英亩的农场进行了研究，该农场灌溉了不同的土壤水分状况。结果显示，与之前的平均用水量 203,000 加仑相比，每英亩仅使用 64,100 加仑的水，节水超过 30%。近 70% 的可用淡水专门用于浇灌动物、浇灌农作物和作物加工，这可能是智能用水的重要转折点的开始。根据 2014 年世界经济论坛 (WEF) 的一份报告，考虑到水是人类面临的最大风险之一，这样的系统可能会激发积极的全球影响，以最大限度地减少水浪费。

审核编辑 黄昊宇