傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的澆水、施肥、打農(nóng)藥等，農(nóng)民完全憑經(jīng)驗(yàn)、靠感覺，而今，越來越多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地完全是另一番景象：瓜果蔬菜該不該澆水？施肥打藥應(yīng)該保持怎樣的精確濃度？溫度、濕度、光照、二氧化碳如何進(jìn)行有效監(jiān)控及管理？一系列作物在不同生長(zhǎng)周期曾被“模糊”處理的問題，都有信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)定量“精確”把關(guān)，農(nóng)民只需要一個(gè)手機(jī)一個(gè)按鈕，就能在無人化管理的過程中種好蔬果。
在這種趨勢(shì)下，越來越多的農(nóng)業(yè)開始智能化，從智能管理到遠(yuǎn)程灌溉，科學(xué)化的生長(zhǎng)環(huán)境既保證了土壤及空間的最大利用率，對(duì)于瓜果蔬菜又保證了最佳生長(zhǎng)環(huán)境及周期，從而收獲更加綠色無公害蔬果，為客戶帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
那么這一切，究竟是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
一、數(shù)據(jù)層：傳感器實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)讀取
對(duì)于菜園來說，空氣的溫濕度、土壤的溫濕度、土壤的PH值、光照的強(qiáng)度以及空氣二氧化碳等數(shù)據(jù)都是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)質(zhì)量的重要因素，因此，在最底層的數(shù)據(jù)層，我們需要首先獲取到這些底層數(shù)據(jù)，因此，第一步傳感器的選型尤為重要。
以土壤溫濕度傳感器為例，土壤的溫濕度參數(shù)由于其特殊性，必須將傳感器置于土壤中，所以選擇外置傳感器方式進(jìn)行測(cè)量，為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確度和現(xiàn)場(chǎng)布置的便捷性，一般來說都是選用帶有RS－485接口的傳感器。
在土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集層面，傳感器不僅需要有較高的測(cè)量精度，在防護(hù)等級(jí)方面，也要考慮是否可以完全浸沒于水中長(zhǎng)期使用，因?yàn)樾枰紤]到室外環(huán)境使用，目前大多數(shù)傳感器都已經(jīng)可以滿足各類環(huán)境的使用要求。
除了土壤溫濕度傳感器，還有土壤PH值參數(shù)測(cè)量傳感器，同理，PH值測(cè)量也必需要將傳感器置于土壤中，因此也需要選用外置傳感器的測(cè)量方式。
在環(huán)境空氣參數(shù)的測(cè)量方面，一般包括空氣溫度、空氣濕度以及光照強(qiáng)度，目前根據(jù)實(shí)際環(huán)境需要，可以采取單獨(dú)測(cè)量的方式，也可以采取一體式測(cè)量的方式。目前市面上所有的空氣環(huán)境傳感器都是零下40度到零上80度之間，可以滿足常規(guī)環(huán)境下的使用。
二、傳輸層：網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及傳輸
當(dāng)傳感器將菜園的各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集之后，數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行上報(bào)，在上報(bào)傳輸?shù)倪^程中，MCU和網(wǎng)關(guān)成為底層數(shù)據(jù)與云端服務(wù)的關(guān)鍵中間層級(jí)，以菜園數(shù)據(jù)上報(bào)的通訊協(xié)議為ZigBee為例，那么MCU最好選擇一個(gè)帶有ZigBee模塊的MCU。
圖示：Ruff智慧菜園網(wǎng)關(guān)采集控制器
而為了有效隔離由于個(gè)別傳感器的損壞造成整個(gè)RS－485通信鏈路的無法正常工作，菜園采集控制器會(huì)采用UART擴(kuò)展的方式，擴(kuò)展為4路UART，即分割為4路RS－485，并且每一路RS－485都具有短路、開路、防雷擊等保護(hù)功能，在發(fā)生故障的時(shí)候，內(nèi)置的控制器能夠及時(shí)切斷有故障的端口，保證每一路RS－485都能獨(dú)立工作，達(dá)到互不干擾的效果。
數(shù)據(jù)通過控制器進(jìn)行集合匯總及格式轉(zhuǎn)換之后，網(wǎng)關(guān)則負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收及上傳。以Ruff智能網(wǎng)關(guān)為例，網(wǎng)關(guān)的以太網(wǎng)和GPRS等遠(yuǎn)程通信功能，將本地局域網(wǎng)采集的信息發(fā)送到遠(yuǎn)端的服務(wù)器或云端，通過專家系統(tǒng)分析處理后分發(fā)的指令，通過Ruff智能網(wǎng)關(guān)發(fā)送到局域網(wǎng)內(nèi)相應(yīng)設(shè)備執(zhí)行，服務(wù)器或云端同時(shí)做好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及其他業(yè)務(wù)接口控制等。
