物联网案例 | SenseCAP LoRaWAN智能温室赋能南果北种，实现农业可持续
摘要: 莱芜热带水果种植项目是将SenseCAP LoRaWAN应用于智慧温室的一个成功案例，助力在中国北方地区种植南方热带水果。通过该项目，参与当地水果种植农民可以快速掌握自动化温室控制，并了解精准农业种植的价值。该项目对联合国可持续发展目标中的第 10、2、1、8、9、12、11、16、13 和 17 条，都有积极影响。
扶贫一直是近几十年来中国国家发展规划的重中之重。随着农村改革的深入推进，国家脱贫战略实现了从“救济导向”向“发展导向”的转变。其中，鼓励农民种植经济回报较高的水果或农作物也成为发展导向的一大体现，这有助于农村人口增加收入，并改善其生活条件。但是，由于中国幅员辽阔，气候和天气条件存在较大的地区差异，这限制了在某些地区种植高经济附加价值农作物的可能。从地理上看，华南属于“热带和亚热带”地区，华北则属于“寒带”地区（图1）。
图1 中国北方和南方的气候分工
例如，中国南方炎热潮湿，适合种植莲雾、荔枝、芒果、火龙果、菠萝蜜、山竹、榴莲和柠檬等热带水果。研究数据表明，这些种植在南方的热带水果在北方却越来越受欢迎，但由于其种植地在南方，这就导致了热带水果出现在北方市场往往价格较高。在此背景下，对于身处北方的农民来说，如果种植南方的热带水果就会比种植北方常见的农作物有更高的经济回报。
导致南方水果在北方卖出高价的原因，主要在于南北方之间水果运输、存储、其他额外的物流成本和运输过程中的损耗。将热带水果从南方一路运送北方市场是一个漫长、繁重、昂贵且不可持续的做法。而在运输过程中，由于无法严格控制运输所处环境，也会导致大量的水果损耗，这就产生了大量的食物垃圾。更糟糕的是，长距离的运输，会产生大量的二氧化碳排放，对环境造成压力。随着可持续消费理念逐步深入人心，越来越多消费者开始更喜欢本地种植、加工最少、农药化肥运用少、对环境影响最小的食品。
为充分满足这一垂直市场需求，提高当地民的生活水平，满足当地粮食需求，北方农民在政府和各类机构支持下，开始应用现代农业生产技术，实现农业可持续发展，最终演变成当下流行的“南果北种”的热潮。
如何在中国北方种植热带水果，并最大限度地降低种植成本？
2019年4月，为助力“南果北种”，北京农业物联网系统集成商科百科技邀请我们参与其首个试点项目的部署——莱芜热带水果种植项目。该案例部署地位于中国北方的山东莱芜，当地的农民也十分愿意参与该项目，乐意看到将人工智能和物联网技术应用到科百智慧农业产业园的温室种植中。
在该项目中，我们部署了多个SenseCAP传感器和1个中央网关在产业园温室内（图2），这样做的目的是为农业专家收集重要的环境数据，同时为在温室内试行精准智慧农业种植提供数据支撑，最终实现帮助该地区的农民提高种植效率和收成的目标。
图2 位于山东莱芜的科百智慧农业产业园中的温室
我们的合作伙伴科百科技是一家农业物联网科技公司，致力于为当地农民和农业企业提供量身定制的物联网解决方案，主要应用于在露天种植、温室大棚种植等场景。自成立10多年以来，科百科技一直致力于研发智能化、高性能、低成本的物联网系统和数据处理应用技术（图3）。迄今为止，他们的农业物联网解决方案已在全球30多个国家部署，用现代农业中最高效的生产和生产力技术服务用户是其核心竞争力。农产品质量溯源、污染控制以及防灾减灾也是他们的强项。
图3 科百科技农业物联网解决方案
科百智慧农业产业园是由科百科技牵头打造的大型温室产业园，是国内少数打通农业物联网与精准种植技术的农业科技展示园区。产业园通过物联网和大数据技术调节各项环境数据，模拟亚热带、热带水果在温室大棚内生长所需的土壤、温度、湿度等环境，运用先进的栽培技术，让原本不适合在中国北方种植的热带水果（如莲雾、木瓜、柠檬等）在温室大棚大规模开花结果，进一步提高了农业种植效益。
图4 在科百智慧农业产业园种植的热带水果
莱芜热带水果栽培项目启动之初，农民们在园区内的一个温室里种植了莲雾进行种植测试，并发现了以下两个要点：
温室环境只有在严格监测和控制之下，才能完美复制南方的气候环境，否则会影响果实品质。
维护温室种植的人力成本高昂，如果可以引入一个物联网系统，帮忙自动化控制施肥量、通风时间和灌溉频率，将可以大大降低种植成本。
根据这些要点反馈，我们在温室中部署了多个SenseCAP传感器和网关，实时收集和监测二氧化碳、光照强度、土壤温度、土壤湿度（VWC）、土壤电导率（ EC) 和光合有效辐射 (PAR)等环境数据。这些数据由LoRaWAN传感器节点收集，然后通过 LoRaWAN网关上传到云服务器。最终数据会被整合、并显示在科百的数据平台上（图 5）。
图5 莱芜热带水果种植项目系统部署图
结合农合的种植痛点，通过物联网硬件部署，配合科百的系统整合与集成，最终实现了以下的功能（图6）：
自动施肥和灌溉：当SenseCAP传感器检测到土壤水分或土壤肥力低于预设值时，系统会触发施肥和灌溉系统，自动对果树进行施肥和灌溉。
自动开启通风系统：整个系统与温室通风系统相连，当传感器检测到温度高于果树最佳生长的预设值时，通风系统会被自动激活，实现温室降温。
自动管理温室保温毯控制系统：温室保温毯有助于保留温室内95%的辐射热，并通过保留温室内的空气、水分和蒸汽最大程度地减少冷凝。当系统与保温毯控制系统打通时，它们可以根据监测到的环境数据控制保温毯的折叠或展开。
图6 部署在温室中的SenseCAP硬件
在本项目中，我们在温室中部署的工业级物联网设备包括：（图 7）：
SenseCAP LoRaWAN户外网关
SenseCAP LoRaWAN无线CO2传感器
SenseCAP LoRaWAN无线光照强度传感器
SenseCAP LoRaWAN无线土壤温度、VWC 和 EC 传感器
SenseCAP LoRaWAN无线PAR传感器
图7 部署在莱芜的 SenseCAP物联网设备
项目完成部署后，种植在莱芜温室中的热带果树已开花结果。一位科百智慧农业产业园的员工庆祝莱芜实现“南果北种”时表示：
“通过不断模拟南方气候，果树的成活率达到了95%以上，我们可以自信地说我们已经达到了“南果北钟”的要求。……通过物联网结合温室等现代农业设施，我们能够以极低的成本为热带作物提供更合适的栽培环境，同时减少作物病虫害。”
此外，科百智慧农业产业园的温室项目专家韩先生也在采访时表示：“与 Seeed 合作非常愉快。将工业传感器网络解决方案 SenseCAP 引入我们的智能农业园区非常有用，它向我们展示了精确的数据，给我们的自动化系统提供数据支撑，为莲雾果树创造了更好的生长环境。我们得到了 Seeed 技术团队的大力支持。”
在完成部署后，在 2019 年 8月我们收到了当地农民寄来的一箱新鲜采摘的莲雾。让我们惊喜的是，由于生长周期更长，在莱芜收获的莲雾甜度甚至比南方种植的更佳。
该项目主要与以下10个可持续发展目标相关：
图8 与项目相关的可持续发展目标
联合国可持续发展目标虽然一共只有17条，但其实际下设了169 个具体条目，对每个目标都有详细的说明。建设一个更加可持续发展的世界，是每个人都要积极参与的。而今天的项目，也对下面的这些具体条目有了积极的贡献：
减少收入差距（目标 10.3）
通过提供创造商品价值的机会和对农业研究与技术的投资，增加小农的农业收入和生产力（目标 2.3 和 2.A）
通过升级发展合作，调动多方资源，执行项目消除多维贫困（目标 1.A）
通过创新、以发展为导向的政策和生产中的资源效率，提高经济生产力（目标和 8.4）
促进可持续技术研究和开发，聚焦可承受性、公平性和普及性（目标 9.1、9.5、9.A 和 9.B）
支持可持续生产和消费，例如本地种植的食品（目标） 12.A 和 12.B)
推进资源、化学品、废弃物的可持续和无害环境管理，并开发支持可持续发展影响监测工具（目标 12.2、12.4 和 12.5）
建立城市、城郊和农村地区之间积极的社会经济和环境联系（目标 11.A）
在城市、城郊和农村地区之间建立积极的社会经济和环境联系（目标 11.A）
加强对气候变化的适应、提高更有认知、机构与人员都参与的能力（目标 13.3）
鼓励城市和农村地区之间的知识转移，以及有针对性的环保技术应用项目的建设（目标 17.6、17.7 和 17.9）
莱芜热带水果种植项目，是我们对未来农业的一种探索：各种水果或农作物都可以在室内种植，不受地理位置或气候条件限制。当我们把这个项目扩大到全球范围时，就意味着物联网解决方案赋能的温室智慧种植在推动世界各地解决饥饿问题上所起到的积极作用。
通过部署现代农业生产技术，为建设一个更可持续发展的社会做出贡献，这也是我们前行的方向。携手合作伙伴，相信彼此、大声呼吁、规模应用、重视技术在推动可持续发展上所起的作用，我们相信可以将这些崇高的目标变为现实。
🤖️更多阅读🤖️
物联网案例｜SenseCAP智慧环境监测系统赋能河源乡村振兴，助力实现乡村可持续发展
物联网案例｜SenseCAP落地瑞典，室外环境监测助力企业可持续发展
物联网案例｜SenseCAP LoRaWAN助力食品冷链数字化管理
🤖️🤖️🤖️
新一代信息技术赋能｜人才升级｜产业创新
硬件入门｜物联网应用实战｜社区联名
提升技能 尽在👇人才赋能
人才升级 推动双创事业合作
国际权威认证 技能加持合作（点击图片获取合作详情&报名）
新基建 撬动产业数字化方案（点击图片获取详情&报名）
----END----
Chaihuo x.factory｜深圳，河北