应用案例 | STM32WL打造割胶黑科技，让智慧农业真正落地

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STMCU-管管发布时间：2022-3-8 15:21

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文章简介:	很多人都认为，智慧农业由互联网头部公司主导，比如阿里、京东、百度等公司，因为他们具有一流的互联网技术。然而，智慧农业真正的实践者是一线农业企业、家庭农场、农产品产区，他们在农业生产与管理中积极嫁接智慧农业的先进应用，从而帮助自身提高竞争力。

很多人都认为，智慧农业由互联网头部公司主导，比如阿里、京东、百度等公司，因为他们具有一流的互联网技术。然而，智慧农业真正的实践者是一线农业企业、家庭农场、农产品产区，他们在农业生产与管理中积极嫁接智慧农业的先进应用，从而帮助自身提高竞争力。

生产效率、产品品质和成本一直是智慧农业落地的三大痛点。那么，如何帮助智慧农业成功落地？

基于STM32WL 的新型割胶机器人带来颠覆性革命

配备 STM32WL 的新型割胶工业机器人正在给中国和东南亚的种植园带来一场革命。该项目由宁波中创瀚维科技有限公司(Ningbo CIHEVEA Technology CO. Ltd，以下简称 CIHEVEA) 牵头，使用 LoRa® 无线技术优化割胶操作。例如，机器人会考虑天气，选择在最佳时间割胶，并改善工作条件。由于目前人们仍在与全球疫情作斗争，智能割胶系统可以弥补工人数量的减少并改善工作条件。第一次部署后，一些橡胶园的产量增加了两倍，这证明项目取得了初步的成功。CIHEVEA 在其海南橡胶园内的20多万棵橡胶树上安装了这个创新的自动割胶机器人，提高了割胶生产率和橡胶产量。目前，CIHEVEA 正计划将试点橡胶园的数量从三个增加到十个。该公司还计划将机器人出口到印度尼西亚、泰国和马来西亚等地。

借助STM32WLE5的低功耗LoRa网络通信功能，这个智能橡胶园平台系统正在创建一个新的橡胶园生态系统，我们将告别传统的高密度、重污染、低效率的生产方式，迎来绿色环保、高效、数字化的新时代。

如何解决丢包和耗电难题？

割胶机器人主要由两部分组成：切入树的可动臂和通信模块。当 CIHEVEA 刚开始进行这个项目时，他们采用了专有的 FSK 调制方式。但是附近电力线带来的重大干扰导致大量数据包丢失。而且FSK 调制不适用于包含数千台设备的网状网络。此外，割胶机器人的应用还面临低功耗的挑战，实地应用场景需要实现单个电池持续供电一年，同时还需面对高湿度和热带风暴的威胁。

STM32中国技术支持中心帮助 CIHEVEA 找到创新解决方案，即经过各种概念验证的 STM32WL，将FSK调制更换为 LoRa 调制，最终实现了近乎完美的通信效果，几乎没有丢包现象。CIHEVEA 正在创建一个更强大的网状网络来连接所有系统。工程师之所以选择 STM32WL，还因为这款微控制器集成了多种通信协议，极大减少了板载组件数量并降低了整体功耗。此外，STM32WL 还帮助构建了一个具有安全可靠的系统，CIHEVEA 运维时可实现远程升级设计时提供了帮助。

在 CIHEVEA 割胶机器人中，意法半导体 LoRa SoC 充当高效低功耗通信枢纽和控制中心。该机器人还有两个精密电机和一系列监测温度、气压、湿度等天气状况的环境传感器。被固定在树上的STM32WLE5通过一个专用的LoRa 应用网络服务器，把传感器的数据传输到网状网关。该服务器可以在现场监测、测试、调试、协调机器人。一旦满足所有预设条件，SoC 就会启动割胶电机，执行自动割胶作业（割胶作业通常是在清晨执行）。

利用经济划算的 STM32WLE5 和 LoRa 网络，CIHEVEA 的独创解决方案将橡胶产量提高了 2-3 倍，同时大幅度降低了割胶作业对树木造成的损伤，延长胶树产期。除了可提高产量和延长资产寿命外，割胶机器人还解决了长期存在的劳动力问题，以往人工割胶是一个难度很大、危险很高的作业。

STM32WLE5 是一款超低功耗多调制无线 SoC 微控制器，集成48MHz Arm®Cortex®-M4 内核和远程 sub-GHz 射频收发器，并配有一系列经过市场检验的外设。STM32WLE5 不仅性能出色，而且封装(UFBGA)小巧，只有 5mm x 5mm 大小，兼具高成本效益和稳健性，可满足农业应用的性能要求。STM32WLEx 微控制器也是一个开放的平台，支持 LoRa®、(G)FSK、(G)MSK 和 BPSK 调制技术。

赋能现在，铸就未来

优化割胶作业

一般来说，割胶机器会在凌晨 2 点到 5 点之间作业，此时树液流动性最好。以往，整个过程需要数百名工人，而且这项工作对工人体力有很大挑战。此外，许多环境因素也会对割胶过程产生不利影响。例如，雨水会破坏树液。因此，在降雨期间割胶或收集树液是不利的。工人也会感到身体疲倦，产量也无法保证。

在现有系统到位的情况下，来自云端的消息可以告诉机器人推迟割某棵树，确保看护人无需将时间浪费在无效的收集上。因此， CIHEVEA下一步是使用更多传感器、改进迭代软件，以进一步优化树液收集。通过这个案例，我们对智慧农业的落地有了更深层次的理解，实现智慧农业不必非常复杂或承担高额成本，解决生产作业中的实际问题是技术落地的真实路径。ST 还与 CIHEVEA 合作，使机器人更智能、更耐用，同时降低成本，使全球更多橡胶产业能够使用这项技术。

推动可持续发展
许多公司只关注自身运营对环境的影响。而意法半导体的目标是更进一步，帮助其他人为可持续性发展做出贡献。这就是为什么我们的团队与 CIHEVEA 进行密切合作，而不是像往常一样把这类工作（例如 PCB RF 布局和组件优化）交给合作伙伴来完成。因此，割胶机器人这个案例充分体现了ST的可持续发展承诺。

事实上，如果没有小巧而精确的电源适配器、易于使用的电机控制系统、强大的传感器和一体化微控制器，就不可能实现割胶机器人这个解决方案，而 ST 能够提供所有这些类别的产品。STM32WL5和LoRa 网络是实现这个目标的理想选择。此外，我们独有的丰富的连接芯片、传感器产品和解决方案，以及大量电源管理和电机控制解决方案，也非常适合智能农场领域的各种应用，包括跟踪、灌溉系统、拖拉机、牲畜定位和健康监测。

我们深刻地认识到，可持续发展意味着与合作伙伴合作，解决对环境产生负面影响的问题。因此，意法半导体的目标是让自身的运营更具可持续性，并与业务伙伴在其应用领域进行有意义的创新，让技术为世界带来更多价值。