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天然橡膠與鋼鐵、煤炭和石油并稱(chēng)為四大工業(yè)原料，目前被廣泛地應用于工業(yè)、軍事和民用等各個(gè)領(lǐng)域，是國防、航空及基礎設施建設的重要原料。中國是全球最大的天然橡膠進(jìn)口國和消費國，據中國橡膠工業(yè)協(xié)會(huì )的數據顯示，我國有85%以上的天然橡膠依賴(lài)進(jìn)口，且該比例呈現逐年攀升的態(tài)勢。 傳統橡膠采集（即割膠生產(chǎn)）高度依賴(lài)人工。當前，全球天然橡膠產(chǎn)業(yè)遇到的最大發(fā)展瓶頸是割膠工嚴重短缺。據不完全統計，全球膠工缺失過(guò)半，極大制約了橡膠行業(yè)的發(fā)展。 割膠工作晝伏夜出，勞動(dòng)強度高，工作環(huán)境惡劣，工人從事割膠工作的意愿下降。隨著(zhù)社會(huì )和經(jīng)濟的發(fā)展，膠工流失日趨嚴重，膠工隊伍面臨著(zhù)后繼無(wú)人的困境。受新冠肺炎疫情影響，一些產(chǎn)膠大國由于國外勞動(dòng)力無(wú)法流動(dòng)，大量膠樹(shù)無(wú)人割膠，也影響了近年來(lái)的橡膠產(chǎn)量。 因此，實(shí)現天然橡膠生產(chǎn)自動(dòng)化，用機器割膠替代人工割膠，已經(jīng)成為促進(jìn)行業(yè)可持續發(fā)展的必由之路，相關(guān)智慧膠園解決方案也成為技術(shù)剛需。Semtech合作伙伴杭州海聯(lián)物聯(lián)科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“海聯(lián)物聯(lián)”）為農業(yè)自動(dòng)化、消防安全、智慧工業(yè)等領(lǐng)域提供物聯(lián)網(wǎng)通訊系統方案。針對智慧膠園的市場(chǎng)需求，海聯(lián)物聯(lián)使用Semtech LoRa 器件開(kāi)發(fā)了AsterNet組網(wǎng)方案，實(shí)現了精準割膠，相比人工割膠，產(chǎn)能提升50%以上。 
自動(dòng)化橡膠采集系統的技術(shù)痛點(diǎn)： 1. 橡膠園橡膠樹(shù)排布密集，往往每3-5米就有一棵橡膠樹(shù)，且傳輸環(huán)境為熱帶雨林環(huán)境，因此需要傳輸方案解決高設備密度通訊時(shí)的信號碰撞問(wèn)題和覆蓋距離問(wèn)題。 2. 橡膠樹(shù)的產(chǎn)量與割膠時(shí)機有非常大的關(guān)系，割膠指令需要根據環(huán)境參數調整后下發(fā)，因此通訊延遲將直接影響橡膠樹(shù)的膠水產(chǎn)量，要求方案具有低延遲、高并發(fā)的特點(diǎn)。 3. 為了減少割膠機維護工作，割膠機采用電池供電，要求傳輸方案具有較低的功耗。 基于LoRa的自動(dòng)化橡膠采集系統 海聯(lián)物聯(lián)基于Semtech LoRa器件開(kāi)發(fā)的AsterNet自組網(wǎng)系統，深度結合TDMA和FDMA方案，能夠針對性地滿(mǎn)足割膠機應用中對通訊系統低功耗、低延遲、高密度等需求，很好地解決了上述智慧橡膠園部署的痛點(diǎn)。 同時(shí)，海聯(lián)物聯(lián)開(kāi)發(fā)了端到端的自動(dòng)化橡膠采集控制系統。該系統包含設備端（即割膠機）、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器、應用服務(wù)器四大主要模塊。其中，設備、網(wǎng)關(guān)之間用基于LoRa的通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸，網(wǎng)關(guān)通過(guò)以太網(wǎng)或4G和服務(wù)器通信。該套物聯(lián)網(wǎng)平臺具有強大的連接能力，支持本地和云端部署模式、橫向拓展計算能力，能夠無(wú)縫接入更多的設備。 根據海聯(lián)物聯(lián)的統計，使用該系統進(jìn)行智能割膠和精準割膠，相比人工割膠提升了50%以上的產(chǎn)能，大大減少了天然橡膠對人工割膠的依賴(lài)，解決了目前人工割膠產(chǎn)能?chē)乐夭蛔�、人工缺失、大量棄割等痛點(diǎn)。目前，海聯(lián)物聯(lián)已經(jīng)協(xié)助終端客戶(hù)在海南、廣東、云南、泰國等地的橡膠園實(shí)現了批量部署。 憑借LoRa遠距離、低功耗、易部署的技術(shù)特點(diǎn)，以及“自組、安全、可控”的應用優(yōu)勢，該方案的主要技術(shù)特點(diǎn)包括： • 支持高設備密度：?jiǎn)蝹�(gè)網(wǎng)關(guān)即可輕松覆蓋上萬(wàn)個(gè)終端節點(diǎn)，實(shí)現數萬(wàn)個(gè)設備同時(shí)割膠及短時(shí)間回傳，降低了部署成本。 • 支持高系統容量：組網(wǎng)協(xié)議運行在NS（Network Server），設備管理、網(wǎng)絡(luò )優(yōu)化等設計與運行在網(wǎng)關(guān)的自主網(wǎng)相比，相對不受算力限制。 • 低通訊延遲：網(wǎng)關(guān)使用了LoRa CoreTM SX130x系列基帶芯片，可以輕松實(shí)現FDMA，使整個(gè)系統支持高設備密度的同時(shí)保證通訊低延遲；單網(wǎng)關(guān)下上萬(wàn)個(gè)設備于短時(shí)間內數據回傳，滿(mǎn)足智慧膠園應用對低延遲、高并發(fā)的需求。 • 低功耗：同等功耗下，LoRa器件可以將信號傳輸得更遠。相比其他通訊技術(shù)，該方案具有更高的時(shí)間與能量利用效率。 • 高可靠性：物聯(lián)網(wǎng)平臺采取一機一密的模式，保證數據傳輸的安全可靠。
圖1：系統框圖——海聯(lián)物聯(lián)基于LoRa的橡膠采集控制系統 在具體的部署方面，如圖1的系統框圖所示，設備端由主控和LoRa射頻組成，通過(guò)基于LoRa的自組網(wǎng)絡(luò )連接到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)則通過(guò)以太網(wǎng)或4G連接服務(wù)器，設備管理在服務(wù)器端執行。物聯(lián)網(wǎng)平臺將數據推送給割膠應用平臺，在應用端進(jìn)行集中化割膠管理，輸出大屏顯示模塊，同時(shí)配備APP，方便用戶(hù)在手機端隨時(shí)隨地查看、操作割膠動(dòng)作。
圖2：智慧膠園管理應用界面
圖3：海聯(lián)物聯(lián)自動(dòng)化橡膠采集系統現場(chǎng)部署1
圖4：海聯(lián)物聯(lián)自動(dòng)化橡膠采集系統現場(chǎng)部署2 海聯(lián)物聯(lián)基于LoRa的智慧膠園組網(wǎng)系統也將在農業(yè)滴灌、工業(yè)控制等市場(chǎng)領(lǐng)域大幅度應用，目前海聯(lián)物聯(lián)正在規劃多套組網(wǎng)系統，為不同的應用市場(chǎng)或領(lǐng)域提供最合適的組網(wǎng)系統。 海聯(lián)物聯(lián)總經(jīng)理徐海表示：“海聯(lián)物聯(lián)所推出的基于Semtech LoRa器件的AsterNet組網(wǎng)系統，已經(jīng)很好地應用于智慧膠園，主要實(shí)現同步控制及單網(wǎng)關(guān)下上萬(wàn)個(gè)設備于短時(shí)間內數據回傳。目前該方案在批量應用中效果顯著(zhù)，真正滿(mǎn)足了客戶(hù)的需求，解決了客戶(hù)的痛點(diǎn)，并且相比人工提升了50%以上的產(chǎn)能。未來(lái)，我們將在智慧農業(yè)、工業(yè)、消防等應用領(lǐng)域推出更多基于LoRa的組網(wǎng)系統�！� Semtech中國區銷(xiāo)售副總裁黃旭東表示：“物聯(lián)網(wǎng)部署能夠幫助人們提高生產(chǎn)效率，并且更好地保護自然資源，在綠色低碳發(fā)展時(shí)代將迎來(lái)更大的發(fā)展機遇。Semtech將持續支持海聯(lián)物聯(lián)開(kāi)發(fā)智慧膠園方案，解決行業(yè)痛點(diǎn)。我們也期待與更多生態(tài)圈伙伴一起，開(kāi)發(fā)基于LoRa的創(chuàng )新方案，推動(dòng)更多行業(yè)的產(chǎn)能提升和智慧轉型�！� |
