40、人工智能辅助智能农业框架及LoRa技术实验研究

人工智能辅助智能农业框架及LoRa技术实验研究

1. 提出的框架

智能农业系统由无线传感器网络（WSN）、长距离广域网（LoRaWAN）和回程网络三个主要部分组成，其网络架构图展示了各部分的连接关系。

1.1 无线传感器网络

• 硬件选择 ：可选用Libelium公司的Waspmote微控制器来建立WSN。它基于ATmega128微控制器，休眠和活跃模式下功耗分别在7l - 17 mA ，且Libelium还提供可轻松安装在Waspmote上的传感器板，能安装土壤湿度、光照、湿度、温度和气象站等传感器。
• 组网方式 ：将传感器节点分布在监测区域（AoI），采用聚类技术，每个簇的节点选举一个簇头（CH）。簇内通信使用短距离通信，IEEE 802.15.4 ZigBee标准是不错选择，它通信范围短到中等、低功耗但数据速率低，适合WSN对节能的高要求。
• 数据传输 ：为将数据发送到远程服务器进行分析，使用LoRaWAN技术，它提供长距离、低能耗但低数据速率的通信链路。CH节点配备两个无线电模块，一个用于簇内的ZigBee通信，另一个用于通过LoRaWAN接口与服务器通信，直接连接到网关。

1.2 长距离广域网

LoRaWAN通信协议基于Chirp Spread Spectrum（CSS），具有长距离和抗干扰能力强的特点。使用CSS调制可改变四个主要参数：
- 传输功率（TP） ：LoRa模块的TP可在 -4 dB