项目名称：北邵小黑麦田项目
部署地点：中国定州
目标行业：农业
项目合作伙伴：，北邵集体股份合作社

数字技术快速发展，为传统农业带来了新的机遇。世界经济论坛研究表明，数字农业可以为农民提供实用数据，帮助他们精准管理农田（图1）。但许多小农户缺乏技术资源和支持，无法享受数字化的便利。如何让更多农民从数字化中获益，是农业可持续发展面临的重要课题。

图1. 农业中IIoT解决方案的功能（Goyal, 2019）

挑战是什么？

如何实现传统户外农业的自动化，让当地农民在数字化进程中获得更多机会？

项目内容是什么？

2019年，Seeed与”北邵集体股份合作社”和一家北京农业系统集成商合作，在中国北方河北省定州市的小黑麦田部署智慧农业解决方案（图2）。IoT解决方案包括：自动灌溉系统、视频/图像监控系统、远程控制数据平台和环境数据监测系统，收集影响小黑麦生长的12个不同环境因子：土壤pH、土壤电导率（EC）、土壤湿度（VWC）、土壤温度、风速、风向、光照强度、降雨量、光合有效辐射（PAR）、气压、空气温度和空气湿度。

图2. 定州市北邵村小黑麦田

定州市位于华北平原，农业是当地主导产业，农业总产值占全市总产值50%以上。近年来，北邵村政府和农民联合成立合作社，共同投资种植高效益作物。他们选择了小黑麦——小麦和黑麦的杂交品种——在北邵村1258亩（83.87公顷）集体农田中种植。小黑麦在中国的批发价为8元/公斤，普通小麦为2.4元/公斤，亩产量分别为400公斤和500公斤。这意味着农民种植小黑麦每亩可增收2000元。由于农田管理需要大量时间和人工，合作社希望找到技术合作伙伴，在试点麦田中实现资源优化、环境监测和IoT技术应用。基于这个需求，Seeed为北邵小黑麦田项目提供了SenseCAP LoRaWAN传感器和网关设备（图3）。

图3. 北邵村小黑麦田中的SenseCAP部署

IoT解决方案的工作原理很简单：SenseCAP LoRaWAN传感器收集12种环境数据，数据通过网关传输到云服务器进行整合处理，然后在Web平台上实时显示（图4和5）。

图4. 北邵小黑麦田项目系统部署图

图5. 北邵小黑麦田项目环境监测和数据显示平台

当土壤湿度低于预设值时，系统会自动启动水泵进行灌溉。农民也可以直接在Web平台上操作，手动开关水泵。北邵村的智能灌溉系统有效节省了人工成本和水资源。此外，农民可以结合传感器数据和高清摄像头监控画面，及时了解田间情况，准确判断病虫害防治和收获的最佳时机（图6）。这样，农民只需投入更少人力就能精准管理麦田，掌握作物生长状况和需求，最终实现增产目标。

图6. 北邵小黑麦田高清摄像头视频截图

在该项目中，部署了以下SenseCAP LoRaWAN网关和传感器：

  1. SenseCAP户外网关 – LoRaWAN
  2. SenseCAP无线土壤pH传感器 – LoRaWAN
  3. SenseCAP无线土壤温度、VWC和EC传感器 – LoRaWAN
  4. SenseCAP无线风速传感器 – LoRaWAN
  5. SenseCAP无线风向传感器 – LoRaWAN
  6. SenseCAP无线光照强度传感器 – LoRaWAN
  7. SenseCAP无线雨量计 – LoRaWAN
  8. SenseCAP无线PAR传感器 – LoRaWAN
  9. SenseCAP无线气压传感器 – LoRaWAN
  10. SenseCAP无线空气温湿度传感器 – LoRaWAN

IoT系统完全部署并投入使用后，北邵村农民给出以下反馈，显然满足了他们的需求：

“有这个解决方案真的很有帮助。它有助于减少人力并提高效率。现在，我们不需要去水泵位置手动打开和关闭它们。太方便了！”

截至2020年4月，SenseCAP LoRaWAN设备在北邵已稳定运行1年。设备成功应对了定州夏冬及昼夜间的极大温差挑战（最高39℃，最低-15℃）（图7）。SenseCAP系列采用稳定的IP66防护外壳，能够适应各种恶劣天气条件，特别适合智慧农业等户外远程监测场景，以及其他需要低功耗、长距离、长期数据采集的IoT应用。

图7. 定州昼夜温差

此外，北邵集体股份合作社积极利用抖音、微信、头条等社交媒体平台推广本地农产品，包括小黑麦谷物、面粉和面条。IoT系统采集的环境数据、监控图像和视频为消费者展示了小黑麦的真实种植环境，增强了客户对产品品质的信任感，有效推广了北邵小黑麦品牌，同时也为其他农业项目采用精准农业技术提供了示范作用（图8）。

图8. 2020年4月北邵村小黑麦田中的SenseCAP设备

哪些SDG相关？

通过部署SenseCAP IoT解决方案，北邵小黑麦田项目致力于实现以下SDG（图9）：

图9. 与北邵小黑麦田项目相关的12个SDG（UN, 2016）

北邵小黑麦田项目通过数字化改造传统农业，在多个方面推动可持续发展：

  1. 增强农民收入稳定性，多渠道提升生活水平（目标1.2、1.5和1.A）
  2. 提供技术支持和资源配置，提高小农户收入和生产效率（目标2.3、2.4、2.A）
  3. 提升农业健康风险监测预防能力（目标3.D）
  4. 确保更多成人和年轻人具备职业和技术技能（目标4.4）
  5. 推动节水农业，提高水资源利用效率（目标6.4和6.5）
  6. 提高能源效率（目标7.3）
  7. 通过技术升级提升农业生产效率和资源利用率（目标8.2和8.4）
  8. 建设普惠性农业基础设施，促进可持续发展（目标9.1和9.2）
  9. 推广环保技术应用（目标9.4）
  10. 增加弱势人群收入，提升他们的社会经济地位（目标10.1、10.2和10.3）
  11. 减少自然灾害对农民的经济损失（目标11.5）
  12. 实施可持续生产，提高资源利用效率（目标12.1、12.2和12.A）
  13. 促进多方合作，推动科技创新（目标17.6、17.7、17.8和17.16）

北邵小黑麦田项目展示了IoT技术在传统农业中的实际应用价值。项目实施过程中充分考虑了各方需求，通过多方协作实现了技术效益与环境保护的平衡。随着更多农业项目采用智能技术，我们有望构建更可持续的农业发展模式。