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天然橡膠、鋼鐵、煤炭和石油被稱為四種工業(yè)原料。目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、民用等領(lǐng)域。它是國防、航空和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要原材料。中國是世界上最大的天然橡膠進(jìn)口國和消費(fèi)國。根據(jù)中國橡膠工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，85%以上的天然橡膠依賴進(jìn)口，比例逐年上升。

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傳統(tǒng)的橡膠收集（即橡膠切割生產(chǎn)）高度依賴勞動力。目前，全球天然橡膠行業(yè)最大的發(fā)展瓶頸是橡膠切割工人的嚴(yán)重短缺。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球一半以上的橡膠工人短缺極大地限制了橡膠行業(yè)的發(fā)展。

日夜工作，勞動強(qiáng)度高，工作環(huán)境惡劣，工人從事膠工作的意愿下降。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，膠工的流失越來越嚴(yán)重，膠工面臨著后繼無人的困境。受新冠肺炎疫情影響，一些產(chǎn)膠大國近年來也影響了橡膠產(chǎn)量，因為國外勞動力無法流動。

因此，實(shí)現(xiàn)天然橡膠生產(chǎn)自動化，用機(jī)械切割代替人工切割已成為促進(jìn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的唯一途徑，相關(guān)智能橡膠園解決方案已成為技術(shù)需求。Semtech杭州海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司（以下簡稱海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)）為農(nóng)業(yè)自動化、消防安全、智能產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域提供物聯(lián)網(wǎng)通信系統(tǒng)解決方案。根據(jù)智能膠水園區(qū)的市場需求，使用海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)Semtech LoRa 器件開發(fā)了AsterNet與人工切膠相比，網(wǎng)絡(luò)方案實(shí)現(xiàn)了精密切膠，產(chǎn)能提高了50%以上。

自動橡膠采集系統(tǒng)的技術(shù)痛點(diǎn)：

1.橡膠園橡膠樹排列密集，通常每3-5米有一棵橡膠樹，傳輸環(huán)境為熱帶雨林環(huán)境。因此，需要解決高設(shè)備密度通信中的信號碰撞和覆蓋距離問題。

2.橡膠樹的產(chǎn)量與橡膠切割時間密切相關(guān)。橡膠切割指令需要根據(jù)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，因此通信延遲將直接影響橡膠樹的橡膠產(chǎn)量，要求方案具有低延遲、高并發(fā)性的特點(diǎn)。

3.為減少割膠機(jī)的維護(hù)，割膠機(jī)采用電池供電，要求傳輸方案功耗低。

基于LoRa自動橡膠采集系統(tǒng)

基于海聯(lián)物聯(lián)Semtech LoRa器件開發(fā)的AsterNet自組網(wǎng)系統(tǒng)深度結(jié)合TDMA和FDMA方案，能夠滿足割膠機(jī)應(yīng)用中對通信系統(tǒng)低功耗、低延遲、高密度的需求，解決了上述智能橡膠園區(qū)部署的痛點(diǎn)。

與此同時，海聯(lián)物聯(lián)開發(fā)了端到端自動橡膠采集控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括四個主要模塊：設(shè)備端（即切膠機(jī)）、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器。其中，設(shè)備設(shè)備和網(wǎng)關(guān)的使用LoRa通信網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)或4G與服務(wù)器通信。該物聯(lián)網(wǎng)平臺具有較強(qiáng)的連接能力，支持本地和云部署模式，橫向擴(kuò)展計算能力，能夠無縫接入更多設(shè)備。

據(jù)海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計，該系統(tǒng)用于智能切割和精密切割。與人工切割相比，產(chǎn)能提高了50%以上，大大降低了天然橡膠對人工切割的依賴性，解決了嚴(yán)重缺乏人工切割能力、人工缺乏、大量棄割等痛點(diǎn)。目前，海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)已協(xié)助終端客戶在海南、廣東、云南、泰國等地的橡膠園區(qū)實(shí)現(xiàn)批量部署。

憑借LoRa該方案的主要技術(shù)特點(diǎn)包括：

● 支持高設(shè)備密度：單個網(wǎng)關(guān)可以輕松覆蓋數(shù)萬個終端節(jié)點(diǎn)，同時切割成千上萬的設(shè)備，并在短時間內(nèi)返回，降低部署成本。

● 支持高系統(tǒng)容量：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議運(yùn)行在NS（Network Server），設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等設(shè)計比，設(shè)備管理、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等設(shè)計相對不受計算能力的限制。

● 低通信延遲：網(wǎng)關(guān)使用了LoRa CoreTM SX130x可輕松實(shí)現(xiàn)系列基帶芯片F(xiàn)DMA，使整個系統(tǒng)支持高設(shè)備密度，確保低通信延遲；數(shù)萬臺單網(wǎng)關(guān)設(shè)備在短時間內(nèi)返回數(shù)據(jù)，以滿足智能橡膠園區(qū)應(yīng)用程序?qū)Φ脱舆t和高并發(fā)性的需求。

● 低功耗：同等功耗下，LoRa該設(shè)備可以進(jìn)一步傳輸信號。與其他通信技術(shù)相比，該方案具有更高的時間和能量利用效率。

● 高可靠性：物聯(lián)網(wǎng)平臺采用一機(jī)一密模式，確保數(shù)據(jù)傳輸安全可靠。

圖1 海聯(lián)物聯(lián)基于系統(tǒng)框圖LoRa橡膠采集控制系統(tǒng)

在具體部署方面，設(shè)備端由主控和LoRa基于射頻組成LoRa自組網(wǎng)絡(luò)連接到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過以太網(wǎng)或4G連接服務(wù)器，在服務(wù)器端執(zhí)行設(shè)備管理。物聯(lián)網(wǎng)平臺將數(shù)據(jù)推送到切膠應(yīng)用平臺XMOS代理集中割膠管理，輸出大屏幕顯示模塊，同時配備APP，方便用戶隨時隨地在手機(jī)上查看和操作割膠動作。

圖2 智能膠園管理應(yīng)用界面

圖3 海聯(lián)物聯(lián)自動橡膠采集系統(tǒng)現(xiàn)場部署1

圖4 海聯(lián)物聯(lián)自動橡膠收集系統(tǒng)現(xiàn)場部署2

基于海聯(lián)物聯(lián)LoRa智能膠園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也將廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)滴灌、不同的應(yīng)用市場或領(lǐng)域提供最合適的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

徐海，海聯(lián)物聯(lián)總經(jīng)理表示:海聯(lián)物聯(lián)基于Semtech LoRa器件的AsterNet網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已很好地應(yīng)用于智能膠園，主要實(shí)現(xiàn)單網(wǎng)關(guān)下數(shù)萬臺設(shè)備的同步控制和數(shù)據(jù)回傳。目前該方案在批量應(yīng)用中效果顯著，真正滿足了客戶的需求，解決了客戶的痛點(diǎn)，產(chǎn)能比人工提高了50%以上。未來，我們將在智能農(nóng)業(yè)、工業(yè)、消防等應(yīng)用領(lǐng)域推出更多LoRa組網(wǎng)系統(tǒng)。”

Semtech中國銷售副總裁黃旭東物聯(lián)網(wǎng)部署可以幫助人們提高生產(chǎn)效率，更好地保護(hù)自然資源，在綠色低碳發(fā)展時代帶來更大的發(fā)展機(jī)遇。Semtech我們將繼續(xù)支持海聯(lián)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)智能膠園方案，解決行業(yè)痛點(diǎn)。我們也期待著與更多的生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴一起開發(fā)LoRa創(chuàng)新更多行業(yè)產(chǎn)能提升和智慧轉(zhuǎn)型的創(chuàng)新方案。