第27章：智能农业解决方案

智慧农业的核心在于“精准”——精准感知作物需求，精准施肥灌溉。

27.1 系统架构

• 感知层：土壤湿度传感器、光照传感器、空气温湿度。
• 控制层：电磁阀（控制水管通断）、水泵。
• 网络层：NB-IoT（窄带物联网）。农田通常没有 Wi-Fi，且 LoRa 自建网关成本较高，NB-IoT 借用运营商基站是最佳选择。
• 平台层：阿里云 IoT 平台 + 钉钉报警。

27.2 硬件选型

• 主控：STM32F103。
• 通信：BC26 NB-IoT 模组（通过 AT 指令控制）。
• 传感器：电容式土壤湿度传感器（比电阻式耐腐蚀）。
• 执行器：5V 继电器模块 + 12V 电磁阀。

27.3 关键技术：AT 指令开发

NB-IoT 模组通常通过串口 AT 指令操作。

// 伪代码：发送 AT 指令
void sendAT(char* cmd) {
    Serial2.println(cmd);
    delay(100);
}

// 初始化 NB-IoT
void initNB() {
    sendAT("AT+CFUN=1"); // 开启射频
    sendAT("AT+CGATT=1"); // 附着网络
    // 连接阿里云 MQTT
    sendAT("AT+QMTCFG=\"aliyun\",..."); 
    sendAT("AT+QMTOPEN=0,\"iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com\",1883");
    sendAT("AT+QMTCONN=0,\"client_id\",\"username\",\"password\"");
}

27.4 自动灌溉逻辑

const int DRY_THRESHOLD = 30; // 土壤湿度低于30%认为干旱

void loop() {
    int moisture = readSoilMoisture();
    
    if (moisture < DRY_THRESHOLD) {
        // 开启水泵
        digitalWrite(RELAY_PIN, HIGH);
        // 上报状态
        mqttPublish("status", "Irrigating");
    } else {
        // 关闭水泵
        digitalWrite(RELAY_PIN, LOW);
        mqttPublish("status", "Idle");
    }
    
    delay(60000); // 每分钟检测一次
}

27.5 远程控制与报警

在阿里云 IoT Studio 中搭建可视化界面：

1. 开关组件：绑定 PowerSwitch 属性，远程手动开启/关闭水泵（应对突发情况）。
2. 仪表盘：显示实时土壤湿度曲线。
3. 规则引擎：当 moisture < 20 时，发送钉钉消息给农场主：“检测到严重干旱，请检查水箱水位！”

农业看重的是广覆盖和低成本，而工业看重的是高可靠和低延迟。下一章我们将进入工业物联网。