一、項目背景
智慧農田是應對傳統農業資源利用率低、勞動力成本高、環境壓力大等問題的現代化解決方案。我國農業面臨灌溉水利用率不足45%、化肥農藥利用率僅30%-35%等挑戰，亟需轉型升級。國家《“十四五”農業農村現代化規劃》等政策明確支持發展智慧農業。項目融合物聯網、大數據、人工智能及智能農機，構建“感知-分析-決策-執行”閉環，實現精準灌溉、水肥一體化、病蟲害智能防治等功能，旨在提升生產效率30%以上、降低資源浪費20%-30%、增加農民收入，推動農業向精準化、智能化、綠色化轉型。
二、泵閥遠程聯動控制系統架構介紹
1、系統邏輯框圖
該系統由泵站控制箱及若干LORA閥門控制盒組成，泵站系統控制箱同時支持4G及LORA通訊，與云平臺對接，接受平臺的開啟及關斷指令。 泵站控制箱接受平臺指令后，通過LORA對泵房下屬關聯閥門執行開啟及關閉指令。由泵站控制箱內置管控指令，實現本地化控制決策。可實時接收閥門執行動作反饋等實現系統的聯動保護。
該系統由泵站控制箱及若干LORA閥門控制盒組成，泵站系統控制箱同時支持4G及LORA通訊，與云平臺對接，接受平臺的開啟及關斷指令。 泵站控制箱接受平臺指令后，通過LORA對泵房下屬關聯閥門執行開啟及關閉指令。由泵站控制箱內置管控指令，實現本地化控制決策。可實時接收閥門執行動作反饋等實現系統的聯動保護。
2、硬件參數介紹
產品名稱 | 技術參數 | |
泵閥系統主控箱 | 遠程采集終端MTD46-1-0A | 4G 全網通版 發射功率：23dBm±2dB 接收靈敏度：>-94dbm LAN ：1 個 10/100M 以太網口（RJ45 插座），內置 1.5KV 電磁隔離保護 傳輸協議 ：TCP、MQTT、Modbus TCP 標準電源：DC 12V/2A 供電范圍：DC 9~24V 功耗：＜2W 采集接口：1*RS485 接口，內置 15KV ESD 保護 波特率：1200-115200bps，默認 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 | 標準： LoRa 頻率范圍： L4：410-490MH，默認空速 2.4kbps 通信距離：空曠無遮擋干擾環境下，空速 2.4kbps， 發射功率： 22dBm 接收靈敏度： -147dBm 軟件配置方式：上位機設置軟件 聯網方式 LAN 接口: 1 個 10/100M 以太網口（RJ45 插座） 接口類型 RS485：RS485-2 線（A、B）， 波特率：1200~115200bps，默認 9600bps TTL UART：進行參數配置 天線接口：標準 SMA 陰頭 工作溫度：-35～75℃ 儲存濕度：5%～95% RH(無凝露) | |
防水外箱 | 標準配置：空開，防雷，開關電源，端子，線纜及組裝調試 | |
閥門控制盒 | LoRa 控制終端 MTB9-1-0C | 標準： LoRa 頻率范圍： L4：410-490MH，默認空速 2.4kbps 通信距離：空曠無遮擋干擾環境下，空速 2.4kbps， 發射功率： 22dBm 接收靈敏度： -147dBm 軟件配置方式：上位機設置軟件 聯網方式 LAN 接口: 1 個 10/100M 以太網口（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 9600bps TTL UART：進行參數配置 天線接口：標準 SMA 陰頭 工作溫度：-35～75℃ 儲存濕度：5%～95% RH(無凝露) |
壁掛防水盒 | 標準配置：端子，防水接頭 | |
三、方案設計優點
1、通訊路徑:
① 閥門 ? 泵站(直接LORA通訊)，泵站? 云平臺(4G用于監控，但聯動邏輯本地處理)。
② 泵站作為本地控制器:預定義閥門關系，實時執行開關順序。無需依賴網絡執行。
2、延遲優勢:
① LORA點對點延遲極低(<100ms)，因無復雜協議，距離短(200畝區域半徑約365米，LORA輕松覆蓋)。
② 聯動控制本地化:泵站直接響應閥門狀態，無需云端往返，延遲可控在200ms內。
③ 風險規避:能快速處理緊急開關(如檢測閥門異常立即關泵)，減少爆裂風險。
3、丟包和穩定性:
① LORA在短距離(<1km)可靠性高(丟包率<1%)，抗干擾強(擴頻技術)。
② 分布式架構: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僅用于上報數據，不影響核心聯動，網絡中斷時本地控制仍工作。
