一、項目背景
智慧農(nóng)田是應(yīng)對傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)資源利用率低、勞動力成本高、環(huán)境壓力大等問題的現(xiàn)代化解決方案。我國農(nóng)業(yè)面臨灌溉水利用率不足45%、化肥農(nóng)藥利用率僅30%-35%等挑戰(zhàn)，亟需轉(zhuǎn)型升級。國家《“十四五”農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化規(guī)劃》等政策明確支持發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。項目融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能及智能農(nóng)機，構(gòu)建“感知-分析-決策-執(zhí)行”閉環(huán)，實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉、水肥一體化、病蟲害智能防治等功能，旨在提升生產(chǎn)效率30%以上、降低資源浪費20%-30%、增加農(nóng)民收入，推動農(nóng)業(yè)向精準(zhǔn)化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型。
二、泵閥遠(yuǎn)程聯(lián)動控制系統(tǒng)架構(gòu)介紹
1、系統(tǒng)邏輯框圖
該系統(tǒng)由泵站控制箱及若干LORA閥門控制盒組成，泵站系統(tǒng)控制箱同時支持4G及LORA通訊，與云平臺對接，接受平臺的開啟及關(guān)斷指令。 泵站控制箱接受平臺指令后，通過LORA對泵房下屬關(guān)聯(lián)閥門執(zhí)行開啟及關(guān)閉指令。由泵站控制箱內(nèi)置管控指令，實現(xiàn)本地化控制決策?？蓪崟r接收閥門執(zhí)行動作反饋等實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動保護。
該系統(tǒng)由泵站控制箱及若干LORA閥門控制盒組成，泵站系統(tǒng)控制箱同時支持4G及LORA通訊，與云平臺對接，接受平臺的開啟及關(guān)斷指令。 泵站控制箱接受平臺指令后，通過LORA對泵房下屬關(guān)聯(lián)閥門執(zhí)行開啟及關(guān)閉指令。由泵站控制箱內(nèi)置管控指令，實現(xiàn)本地化控制決策。可實時接收閥門執(zhí)行動作反饋等實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動保護。
2、硬件參數(shù)介紹
產(chǎn)品名稱 | 技術(shù)參數(shù) | |
泵閥系統(tǒng)主控箱 | 遠(yuǎn)程采集終端MTD46-1-0A | 4G 全網(wǎng)通版 發(fā)射功率：23dBm±2dB 接收靈敏度：>-94dbm LAN ：1 個 10/100M 以太網(wǎng)口（RJ45 插座），內(nèi)置 1.5KV 電磁隔離保護 傳輸協(xié)議 ：TCP、MQTT、Modbus TCP 標(biāo)準(zhǔn)電源：DC 12V/2A 供電范圍：DC 9~24V 功耗：＜2W 采集接口：1*RS485 接口，內(nèi)置 15KV ESD 保護 波特率：1200-115200bps，默認(rèn) 9600bps 控制接口：1 路繼電器 工作溫度:-35～80℃ 儲存濕度:5%～95% RH(無凝露) |
LoRa 無線基站 MTDN11B-L4 | 標(biāo)準(zhǔn)： LoRa 頻率范圍： L4：410-490MH，默認(rèn)空速 2.4kbps 通信距離：空曠無遮擋干擾環(huán)境下，空速 2.4kbps， 發(fā)射功率： 22dBm 接收靈敏度： -147dBm 軟件配置方式：上位機設(shè)置軟件 聯(lián)網(wǎng)方式 LAN 接口: 1 個 10/100M 以太網(wǎng)口（RJ45 插座） 接口類型 RS485：RS485-2 線（A、B）， 波特率：1200~115200bps，默認(rèn) 9600bps TTL UART：進行參數(shù)配置 天線接口：標(biāo)準(zhǔn) SMA 陰頭 工作溫度：-35～75℃ 儲存濕度：5%～95% RH(無凝露) | |
防水外箱 | 標(biāo)準(zhǔn)配置：空開，防雷，開關(guān)電源，端子，線纜及組裝調(diào)試 | |
閥門控制盒 | LoRa 控制終端 MTB9-1-0C | 標(biāo)準(zhǔn)： LoRa 頻率范圍： L4：410-490MH，默認(rèn)空速 2.4kbps 通信距離：空曠無遮擋干擾環(huán)境下，空速 2.4kbps， 發(fā)射功率： 22dBm 接收靈敏度： -147dBm 軟件配置方式：上位機設(shè)置軟件 聯(lián)網(wǎng)方式 LAN 接口: 1 個 10/100M 以太網(wǎng)口（RJ45 插座） 控制接口：1 路繼電器 接口類型 RS485：RS485-2 線（A、B）， 波特率：1200~115200bps，默認(rèn) 9600bps TTL UART：進行參數(shù)配置 天線接口：標(biāo)準(zhǔn) SMA 陰頭 工作溫度：-35～75℃ 儲存濕度：5%～95% RH(無凝露) |
壁掛防水盒 | 標(biāo)準(zhǔn)配置：端子，防水接頭 | |
三、方案設(shè)計優(yōu)點
1、通訊路徑:
① 閥門 ? 泵站(直接LORA通訊)，泵站? 云平臺(4G用于監(jiān)控，但聯(lián)動邏輯本地處理)。
② 泵站作為本地控制器:預(yù)定義閥門關(guān)系，實時執(zhí)行開關(guān)順序。無需依賴網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行。
2、延遲優(yōu)勢:
① LORA點對點延遲極低(<100ms)，因無復(fù)雜協(xié)議，距離短(200畝區(qū)域半徑約365米，LORA輕松覆蓋)。
② 聯(lián)動控制本地化:泵站直接響應(yīng)閥門狀態(tài)，無需云端往返，延遲可控在200ms內(nèi)。
③ 風(fēng)險規(guī)避:能快速處理緊急開關(guān)(如檢測閥門異常立即關(guān)泵)，減少爆裂風(fēng)險。
3、丟包和穩(wěn)定性:
① LORA在短距離(<1km)可靠性高(丟包率<1%)，抗干擾強(擴頻技術(shù))。
② 分布式架構(gòu):每個泵站獨立控制下屬20個閥門，故障隔離好(一個泵站問題不影響其他)。
③ ·4G僅用于上報數(shù)據(jù)，不影響核心聯(lián)動，網(wǎng)絡(luò)中斷時本地控制仍工作。
