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智慧农业应用现状以及基于NB-IOT的智慧农业新路径
智慧农业应用现状以及基于NB-IOT的智慧农业新路径
发布时间:2018-06-08

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    NB-IoT 的全称是(Narrow Band-Internet of Things,窄带物联网),是基于蜂窝网络的窄带物联网技术,聚焦于低功耗广域网,支持物联网设备在广域网的蜂窝数据连接,可直接部署于LTE网络,可降低部署成本和实现平滑升级。是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术,具有以下特点:

     1.海量连接

每小区可达10万连接,NB- IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。
     2.超低功耗

电池寿命长达十年,低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。在电池技术无法取得突破的前提下,只能通过降低设备功耗以延长电池供电时间。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关,即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小,设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,可以保障电池5年以上的使用寿命。
     3.深度覆盖

能实现比GSM 高20db的覆盖增益,NB-IoT比LTE提升20dB增益,相当于发射功率提升了 100倍,即覆盖能力提升了100倍,就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。
     4.安全性

继承4G网络安全能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安全性,让用户安全使用。
     5.稳定可靠

能提供电信级的可靠性接入,有效支撑 IoT 应用和智慧城市解决方案。NB- IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级,但是使用单独的180KHz频段,不占用现有网络的语音和数据带宽,保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例,与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%相比,NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%,提高了可靠性。
     6. 低成本

低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存,可以缓存小、DSP配置低、低功耗,意味着RF设计要求低,小PA就能实现。因为低带宽,就不要复杂的均衡算法。这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小,芯片成本往往和芯片尺寸相关,尺寸越小、成本越低、模块成本也随之变低。


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   智慧农业的应用现状:

大田物联网:在大田物联网中,水稻、小麦等多种大田农作物种植采用自主研发传感器,可获取高可靠、低成本农业资源环境和作物生长动态信息获取,通过多种网络覆盖实时监控农田生产环境。并针对监控的水位和土壤湿度数据,实现大田的自动灌溉。


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    水产物联网:在水产物联网中,通过监控实时监测水产环境状态,及时发现养殖过程中的问题和隐患,提高水产品的生存率,保障产品质量;建立起养殖生产和流通的双向环节,利于合理安排生产和销售;提高养殖生产效率,增加经济效益。


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    温室大棚物联网:在温室大棚物联网中,物联网技术已广泛应用到温室大棚中,大棚内土壤湿度、温度、光照、二氧化碳浓度等指标进行测量,然后经过模型分析,自动调控温室环境、控制灌溉、施肥等作业,使农作物获得最佳的生长条件,建立基于物联网技术的温室大棚农业管理新模式。


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    动物及动物产品物联网:焦动物及动物产品从养殖、检疫、接收、屠宰、运输、销售的全过程管理与追溯。采用RFID电子芯片、二维码等智能标识,依托智能感知技术监测养殖环境和动物本体体征,利用图像识别技术、GPS、GIS等技术建立被监管对象的动态跟踪机制,全面覆盖动物的精细养殖、生产养殖环境监控、疫情和疾病的远程监控与诊断、产品质量安全管理与溯源等多应用的物联网系统。


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    冷链物流物联网:冷链物流物联网提供适应生鲜农产品储运特点的一体化物联网解决方案。围绕生鲜农产品冷藏供应链的特性,建设集智慧仓储、全息物流、自动计费等功能于一身的现代农产品冷链物流管理系统。


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   NB-IOT,智慧农业产业化的新路径:

  虽然这几年智慧农业发展的比较快,呈现多点开花的局面,但是智慧农业还是遇到了以下挑战,一是行业不足,技术创新体系不完善,缺乏龙头骨干企业规模化应用不足,规模化应用不足;二是农业生产效率低;三是农产品单位价值低;四是农业面临更复杂的环境。


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    除此之外,高居不下的网络成本,已经成为智慧农业应用规模化的客观障碍。除了前期的基站、光纤、机房、交换机等,后续还有3G、4G月租、宽带月租等投入。规模越大、密度越高、设备越多、运营压力也越大。因此,稳定、准确、持续、自动、低成本、低功耗、简单、易用、易维护成为智慧农业的发展需求。

    农业物联网通常采用WiFi、M2M、Zigbee、433MHz、有线等方式,由于续航能力、维护成本、网络覆盖等因素,这些技术在偏远地区、环境恶劣等地是不适宜的。NB-IoT技术和传感器结合,全密封外壳,低成本、散布在田野、水下、山林,只要网络覆盖到位,可辅助农业生产上升一个大台阶。对于城郊和一些覆盖到位的区域,NB-IoT可大大提升水产养殖、大棚、花卉等高附加值的农业生产流通领域。NB-IoT技术的出现,能为物联网的运用与推广带来了很大的帮助。 其自身拥有的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势能够解决农业物联网的痛点与难点,为未来的发展提供很好的技术支撑。


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