LoRA技术在农业的应用创新

摘要：探讨LoRa技术在实现农业生产精准化、智能化中的应用。该技术凭借长距离无线通信优势，收集农田环境数据，实现精准农业操作。其构建的远程监测网络能实时监测农业各场景，及时预警异常，降低损失。借助数据分析可优化农业资源利用，提高利用率；还能用于环境监测，保障可持续发展与食品安全。此外，LoRa在农业科研、教育领域也有应用，通过集成设备构建农业物联网系统，推动农业数字化转型，促进农业高效、环保、可持续发展，保障食品安全，推动农业科技进步。

关键词：LoRa技术、远程监测、农业科技、物联网技术、资源优化、数字化转型

1.相关概念简述

1.1 LoRa技术

LoRa是Semtech公司研发的低功耗广域网通信技术，基于扩频原理，采用星型组网。它具备远距离、低功耗、低速率和强穿透性等优势，空旷地带传输距离可达数公里，单个网关能容纳数千节点。在物联网场景广泛应用，有效解决了物联网设备连接距离短、功耗高的难题。[1]

1.2 物联网技术

物联网技术是通过传感器、射频识别等设备，按约定协议将物品与互联网连接，实现信息交互，达成对物品的智能管理。它融合了多层架构，广泛应用于智能家居等领域，能提高效率，优化资源配置，推动行业数字化转型，是推动数字经济发展的关键技术。

1 LoRa技术在农业的应用

2.1 收集环境数据的实际应用

在农业智能化升级进程中，LoRa技术与各类传感器协同工作，发挥关键作用。它能全面采集土壤湿度、温度、光照强度、酸碱度等多维度农田环境数据，如布设LoRa土壤湿度传感器可为合理灌溉提供依据，温湿度和光照传感器能助力农民掌握农田环境。构建LoRa网络时，需依据农田规模、地形等挑选适配设备，确定网络拓扑结构，设计传输协议，以保障数据从传感器节点顺利传输至网关再到服务器，同时利用加密传输和身份认证保障数据安全，这些数据为农业精准化管理提供重要支撑，有力推动农业智能化、高效化发展。

2.2 监控预警害虫的实际应用

在农业现代化发展中，病虫害影响农业高产稳产，LoRa技术为农业虫害监控预警提供新思路。它凭借长距离无线通信能力，构建覆盖农田、温室、畜牧养殖区的远程监测网络。在这些区域部署搭载LoRa模块的传感器和图像采集设备，实时收集环境参数和作物、牲畜状态数据。一旦数据异常波动或发现病虫害迹象，系统立即分析判断，确认后通过短信、APP推送等向农户或管理人员发出预警。农户收到预警，能及时采取施药等防治措施，降低病虫害损失，保障农业生产稳定。[3]

2.3 优化农业资源的实际应用

在农业资源短缺与可持续发展的双重压力下，LoRa技术为优化农业资源利用带来新契机。在农田、温室等场景，LoRa技术可部署传感器，实时采集土壤湿度、温度、光照强度、作物生理指标等数据，经网关汇总到云端服务器分析。通过解析这些数据，能精准把握农作物不同生长阶段的需求。比如，根据土壤湿度和作物需水特性制定精准灌溉方案，避免水资源浪费；结合土壤肥力和作物养分吸收数据，确定肥料的种类、用量和施肥时间，减少肥料浪费和土壤污染。在能源消耗上，分析环境数据和温室设备运行参数，调整设备运行，降低能耗。LoRa技术收集的数据与优化算法、模型结合，为农业资源精准配置提供依据，提升农业资源利用效率，推动农业绿色、高效、可持续发展。

2.4 环境监测的实际应用

在农业现代化进程中，LoRa技术凭借长距离、低功耗优势，在农业环境监控里发挥关键作用。在农田、养殖水域及周边，部署高精度传感器，实时采集空气质量和水质数据。空气质量监测关注二氧化硫、氮氧化物等指标，预防大气污染影响农产品；水质监测聚焦酸碱度、重金属含量等参数，保障用水安全。传感器数据经模块传输至网关，再到云端服务器分析，依标准和算法识别异常、预警风险，方便农户及时应对。而且，LoRa技术低功耗，让传感器稳定运行，减少维护频次，降低大规模农业生产运营成本，推动农业环境监控实现常态化、精细化管理，为农业高质量发展提供技术保障。

2 LoRa技术在农业的应用创新

3.1 农业科研项目与教育领域

在农业现代化发展中，LoRa技术给农业科研和教育领域带来变革。科研上，科研人员在试验田、温室等，利用LoRa技术部署传感器，实时采集环境和作物生理数据。这些数据为构建作物生长模型提供支撑，科研人员结合算法打造模型，通过LoRa技术持续监测、优化，提升模型准确性，夯实精准农业基础。农业教育方面，LoRa技术打破时空限制，实现远程教学。教师把农业实践基地场景、过程通过传感器和图像采集设备实时传输到课堂，增强教学直观性，比如讲解灌溉系统时，学生能同步看到操作和数据，加深理解。同时，教师可远程指导学生实践，及时纠错，提升教学效果，助力培养农业人才，为农业现代化注入动力。

3.2 农业物联网

LoRa作为农业物联网的核心技术，在农业数字化转型中至关重要。其长距离、低功耗的通信优势，使土壤湿度、光照强度等各类传感器以及智能灌溉设备等能在农田、温室场景高效集成、互联互通，精准采集并实时传输数据到中央控制系统。由于农业生产环境复杂、设备分布广泛，优化LoRa网络协议十分关键，优化后可确保数据传输稳定、可靠、低延迟，偏远地区数据也能顺利上传，还能降低能耗、延长设备寿命、减少运维成本。系统收集的海量数据经专业管理流程后，可围绕农业需求开发应用，如精准灌溉、智能施肥系统，这些应用极大提升农业智能化水平，推动农业向数字化、精准化加速发展，为农业现代化转型提供坚实技术支撑。

3 结语

综上所述，LoRa技术作为低功耗广域网通信技术，在农业领域的应用成效显著。它依托独特优势，突破传统局限，成为农业物联网的关键支撑。在实际应用中，LoRa技术全方位赋能农业生产，能精准收集多维度环境数据，为灌溉、施肥、病虫害防治等提供有力依据，避免资源浪费、提升生产效率；还能实时监测环境因素，保障农业可持续发展与食品安全。在农业科研和教育方面，它助力科研人员获取数据、构建模型，推动精准农业发展；同时打破时空限制，实现远程教学与实践指导，提升教学效果、培养农业人才。尽管已取得诸多成果，但随着科技发展和农业需求变化，未来仍需持续探索，加强与新兴技术融合，优化网络性能，扩大应用范围，让LoRa技术为农业现代化发展贡献更大力量。

参考文献

[1] 龚天平.LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J].电子世界，2016，（10）：115+117.

[2] 陶铭，吴嘉豪，洪嘉聪.基于STM32的智能农业大棚系统设计与实现[J].电子设计工程，2022，30（22）：1-4./

[3] 马永强，户嘉伟，张博钊，等.基于物联网技术的智慧农业远程监控系统设计[J].科学技术创新，2021，（29）：51-53.

[4] 李寒.基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计[D].河北大学，2021.DOI：10.27103/d.cnki.ghebu.2021.001036.

[5] 李道亮，杨昊.农业物联网技术研究进展与发展趋势分析[J].农业机械学报，2018，49（01）：1-20.