简单地说，确保现代农场可持续发展的主要解决方案是向农场主提供有用的信息。
由于当今嵌入式和无线技术的创新，可通过采用大量低成本联网传感器阵列来实现这一目
标。这些传感器通常监控农田或畜牧的各种现场状况，包括温度、pH 值、湿度、活动数
据和 GPS 坐标。接下来，这些传感器通过 4G/5G 蜂窝和 LoRa 等无线通信网络将上述数据
传输到通常基于云的集中式数据库。
之后，可以通过任意联网设备在线访问这些数据，并对其进行快速分析以确定是否
需要采取纠正措施。这样，农场主便可从世界任何地方访问农场的分析结果。
联网传感器节点并非新概念；但是，为了确保在这种独特的严苛环境下保持足够的
性能和可靠性，必须满足一些关键要求。首先，需要可靠的电源，这个挑战很难解决，因
为农场一般不会配备长达 1000 英尺的延长线。
节点需采用电池供电，并且能效必须足够高，可以在不更换电池的情况下使用数月
甚至数年。为应对这一挑战，需要利用基于单片机（MCU）的系统来实现极高的系统效
率，这种系统只需较低的核心 CPU 使用率即可管理各种复杂任务，而且在系统不工作时
不会断电。
其次，智能农场中的传感器节点需要在恶劣的偏远地区保持可操作性，甚至会安装
到动物身上。就整个系统而言，需要采用既实用又创新的解决方案才能确保稳定性和功能
性。节点需要长时间保留在现场，并且需要极少的硬件维护。所有软件更新都需要以远程
方式安全完成。为满足这种需求，需要在农场现场通过最常见的广域网（WAN）基础设
施提供可靠的远程连接。
在设计用于智能农场应用的联网系统时，工程师必须考虑到受监控植物和动物的多
样性。植物健康监控系统可以测量各种环境条件，包括水位、土壤条件、pH 值和光照水
平，而畜牧跟踪系统则需要包含 GPS 坐标、步态监视器、脉搏血氧仪和监控关键健康数
据点的其他传感器。
针对任意一种情况，理想的商用解决方案都是通用的基础节点设计，直接购买采用
这种设计的产品即可满足个别农场的需求。为实现此目标，基础节点必须足够灵活，以便
与各种模拟和数字传感器接口。
不过，还有另一个更困难的设计挑战，涉及到需要在此类系统中应用的各种工程学
科。对于智能农场组件设计人员或工程团队来说，除了精通云基础设施外，他们还需要在
传统嵌入式设计技术、射频通信（包括 LoRa、Wi-Fi 和蜂窝拓扑的全部细节）以及网络安
全方面拥有专家级经验。
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