今天，我們想重點介紹康奈爾大學(xué)電氣與計算機工程學(xué)院畢業(yè)生的自動灌溉系統(tǒng)。類似于加州大學(xué)洛杉磯分校 William Kaiser 教授監(jiān)督下的SensorTile 頂點項目，這個智能灌溉系統(tǒng)在Joseph Skovira教授的指導(dǎo)下，旨在為未來的專業(yè)人士提供應(yīng)對明天挑戰(zhàn)的經(jīng)驗和知識。我們還要贊揚工程碩士研究生徐博一和布賴恩格羅斯，他們領(lǐng)導(dǎo)了這一開創(chuàng)性（雙關(guān)語）智能灌溉系統(tǒng)的工作。

根據(jù)世界銀行的說法，氣候智能型農(nóng)業(yè) （CSA） 是“一種管理景觀的綜合方法——農(nóng)田、牲畜、森林和漁業(yè)——應(yīng)對糧食安全和氣候變化的相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)?！?到 2050 年，世界將需要多生產(chǎn) 70% 的糧食來維持將生活在我們星球上的 90 億人，但這將需要“對水、土壤、養(yǎng)分和其他農(nóng)業(yè)資源的管理方式進行重大轉(zhuǎn)變，”根據(jù)國際原子能機構(gòu)的說法。像康奈爾這樣的一流大學(xué)因此承擔(dān)起讓學(xué)生理解和創(chuàng)造能夠更好地管理這些資源以塑造未來社會的技術(shù)的準(zhǔn)備。

康奈爾及其他地區(qū)！

乍一看，這個設(shè)計看似簡單，但更深入的研究揭示了它的獨創(chuàng)性。主設(shè)備向一個或多個從設(shè)備發(fā)送命令，每個從設(shè)備控制灌溉系統(tǒng)沿線的滴管閥。因此，該網(wǎng)絡(luò)可以在特定時間自動開始澆水，檢測和報告泄漏，或快速將新閥門集成到網(wǎng)絡(luò)中以促進灌溉系統(tǒng)的擴展。主機和從機都使用NUCLEO-L152RE作為基礎(chǔ)和STEVAL-FKI915V1擴展板，其中包括一個S2-LP模塊以利用 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)。然后將該堆棧連接到外部閥門控制電路、電磁閥和水流量傳感器。

因此，該項目的第一個優(yōu)勢在于其巨大的成本效益。灌溉系統(tǒng)往往非常昂貴，有些型號的成本為 100，000 美元。然而，通過使用 ST 產(chǎn)品，學(xué)生們能夠設(shè)計出一種價格更實惠的設(shè)備，每臺設(shè)備的成本不到 100 美元，并有可能惠及中小型農(nóng)場。 第二個顯著優(yōu)勢是其體積小，這使得部署和管理相當(dāng)容易。奴隸可以在田間使用電池運行，小型外殼可以保護他們免受元素的影響，使整個安裝更加實用，特別是對于技術(shù)投資較少的農(nóng)民。這可能是該項目最被低估的方面之一，因為其易于部署為需要 CSA 以減少浪費和大幅提高效率的發(fā)展中國家的出色應(yīng)用打開了大門。

自動灌溉系統(tǒng)的起源

康奈爾大學(xué)的學(xué)生通過試驗STSW-S2LP-DK快速使用無線電，該開發(fā)套件提供圖形用戶界面以增加 STEVAL-FKI915V1 擴展板上 S2-LP 模塊的可訪問性。使用該開發(fā)套件的應(yīng)用示例還有助于創(chuàng)建一個簡單的網(wǎng)絡(luò)以體驗硬件功能。

學(xué)生們開始使用示例應(yīng)用程序的源代碼，然后根據(jù)他們的需要進行構(gòu)建。例如，他們使用STM32CubeMX配置 NUCLEO-L152RE 的微控制器以初始化附加功能并超越原始功能集。他們還使用 Nucleo 板上的調(diào)試器來檢查寄存器并更快地找到錯誤，這有助于他們解決在構(gòu)建代碼時出現(xiàn)的一些問題。

Sigfox：讓數(shù)據(jù)和水流動

Joseph Skovira 教授還深入研究了使用 Sigfox 低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 連接主設(shè)備和從設(shè)備的決定。學(xué)校曾為其他項目使用定制的亞千兆赫網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生們知道他們有多種選擇，但 Sigfox 和 ST 之間的良好關(guān)系促使他們利用這個生態(tài)系統(tǒng)。

這種整合水平還降低了成本，這是試圖普及氣候智能型農(nóng)業(yè)的項目的一個重要目標(biāo)。此外，使用 Sigfox 加速了開發(fā)。例如，學(xué)校有一個 S2-LP 模塊，其中預(yù)裝了 Sigfox 固件。此外，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中包含的安全功能為學(xué)生提供了抵御入侵的重要保護層。

學(xué)校的經(jīng)歷也非常積極。Sigfox 的現(xiàn)場銷售工程師 David Baughman 告訴我們，安裝網(wǎng)絡(luò)非常簡單，不到半小時就完成了。確實，主設(shè)備目前在迪爾蒙山學(xué)生農(nóng)場的谷倉中。然而，學(xué)生們擔(dān)心這個位置可能不夠好，因為這座建筑坐落在山腳下，視線不是最理想的。盡管如此，所有連接到網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備和帶寬都非常好，這證明了 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)健性。 該項目的下一步是利用該網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化主從設(shè)備之間的通信，以節(jié)省資源并展示該自動灌溉系統(tǒng)的可靠性和有效性。

審核編輯：郭婷