傳統農業的澆水、施肥、打農藥等，農民完全憑經驗、靠感覺，而今，越來越多的農業生產基地完全是另一番景象：瓜果蔬菜該不該澆水？施肥打藥應該保持怎樣的精確濃度？溫度、濕度、光照、二氧化碳如何進行有效監控及管理？一系列作物在不同生長周期曾被“模糊”處理的問題，都有信息化智能監控系統實時定量“精確”把關，農民只需要一個手機一個按鈕，就能在無人化管理的過程中種好蔬果。

　　在這種趨勢下，越來越多的農業開始智能化，從智能管理到遠程灌溉，科學化的生長環境既保證了土壤及空間的最大利用率，對于瓜果蔬菜又保證了最佳生長環境及周期，從而收獲更加綠色無公害蔬果，為客戶帶來可觀的經濟效益。

　　那么這一切，究竟是如何實現的呢？

　　一、數據層：傳感器實現底層數據讀取

　　對于菜園來說，空氣的溫濕度、土壤的溫濕度、土壤的PH值、光照的強度以及空氣二氧化碳等數據都是影響農作物生長質量的重要因素，因此，在最底層的數據層，我們需要首先獲取到這些底層數據，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行測量，為了提高測量的準確度和現場布置的便捷性，一般來說都是選用帶有RS－485接口的傳感器。

　　在土壤溫濕度數據采集層面，傳感器不僅需要有較高的測量精度，在防護等級方面，也要考慮是否可以完全浸沒于水中長期使用，因為需要考慮到室外環境使用，目前大多數傳感器都已經可以滿足各類環境的使用要求。

　　除了土壤溫濕度傳感器，還有土壤PH值參數測量傳感器，同理，PH值測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量方式。

　　在環境空氣參數的測量方面，一般包括空氣溫度、空氣濕度以及光照強度，目前根據實際環境需要，可以采取單獨測量的方式，也可以采取一體式測量的方式。目前市面上所有的空氣環境傳感器都是零下40度到零上80度之間，可以滿足常規環境下的使用。

　　二、傳輸層：網關實現數據的采集及傳輸

　　當傳感器將菜園的各個數據進行精確采集之后，數據會進行上報，在上報傳輸的過程中，MCU和網關成為底層數據與云端服務的關鍵中間層級，以菜園數據上報的通訊協議為ZigBee為例，那么MCU最好選擇一個帶有ZigBee模塊的MCU。

　　圖示：Ruff智慧菜園網關采集控制器

　　而為了有效隔離由于個別傳感器的損壞造成整個RS－485通信鏈路的無法正常工作，菜園采集控制器會采用UART擴展的方式，擴展為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、防雷擊等保護功能，在發生故障的時候，內置的控制器能夠及時切斷有故障的端口，保證每一路RS－485都能獨立工作，達到互不干擾的效果。

　　數據通過控制器進行集合匯總及格式轉換之后，網關則負責數據的接收及上傳。以Ruff智能網關為例，網關的以太網和GPRS等遠程通信功能，將本地局域網采集的信息發送到遠端的服務器或云端，通過專家系統分析處理后分發的指令，通過Ruff智能網關發送到局域網內相應設備執行，服務器或云端同時做好數據的存儲以及其他業務接口控制等。