智能農業可以出現在最意想不到的地方，例如smaXtec中的奶牛瘤胃，使用STM32WL微控制器（MCU）的奧地利同名公司的健康監測系統，以及ST三軸MEMS加速度計。smaXtec的第一個版本使用STM32L4。幾年后，該公司希望改進其設計。因此，它采用了STM32WL，因為它將MCU和無線電收發器集成到同一個外殼上。

為什么智能農業渴望更好的數據？

smaXtec： 第一個支持 LoRa 的推注

瘤胃是牛消化道的第一個腔室。這是動物混合并開始消化食物的地方。因此，自 1970 年代以來，農民一直利用它來儲存名為推注的小膠囊。第一次推注僅含有維生素和礦物質，會在一個月內溶解。然后，科學家使用推注來給藥或跟蹤動物的生命體征。smaXtec是第一個支持LoRa的推注。它很小（105 mm x 35 mm），可監測生理數據，如pH值，飲水量，溫度，內部收縮等。 它有助于確定奶牛何時發情或即將生病，從而顯著增加受精的機會或減少抗生素的使用。

優化人工授精，提高繁殖率

與自然服務相比，人工授精為農民節省了大量資金，消除了繁殖和照顧公牛的成本。盡管如此，人工授精仍然是一個熱門的科學話題，因為學者們正在尋找能夠產生最佳結果的技術。賓夕法尼亞州立大學農業科學學院估計，最近接受培訓的技術人員的平均育種率約為70%。因此，還有改進的余地，尤其是在公牛精液價格繼續上漲的情況下。在下面的證詞中，一位農民解釋了在安裝smaXtec推注后，他的“懷孕時間”如何縮短了近一半。

將抗生素使用量減少70%，實現更健康的農業

在動物飼料中過度使用抗生素是另一個關鍵問題。根據《紐約時報》2018年發表的一項調查，一些飼養員在飼料和水中添加了抗生素，即使動物沒有任何疾病跡象。他們以預防疾病的名義這樣做，因為這些藥物確保奶牛生長得更快。問題在于，它會導致耐藥細菌的滋生，然后這些細菌將生活在人體消化道中并造成嚴重破壞。得益于其智能推注，smaXtec 使農民將抗生素的使用減少了 70%。

如何獲得更好的數據？

精密傳感器

為了解決授精挑戰，smaXtec系統必須精確地確定奶牛何時不僅處于發情狀態，而且何時開始發情。事實上，正是在這個時間，動物將最有生育能力，但它發生在“站立發情”階段結束時。一旦動物達到這個階段，農民只有大約 12 個小時的時間來誘導排卵，以免為時已晚。因此，該過程需要準確讀取動物的狀態，而視覺分析無法提供。部分歸功于ST傳感器，smaXtec推注可以跟蹤飲酒行為和瘤胃的pH值，從而提供更準確的讀數。

快速轉賬

同樣，smaXtec上的傳感器可以跟蹤溫度和其他行為，以預測動物何時會生病。此外，在檢測到發熱或發燒的情況下，信息必須快速傳輸到云端以通知農民。因此，smaXtec采用STM32WL和LoRaWAN?將數據發送到云平臺。飼養員在智能手機上收到通知，因此可以近乎實時地監控牲畜的狀態。傳感器每分鐘記錄一次信息，微控制器每十分鐘將數據發送到云端。

能效

為了實用起見，smaXtec 推注必須在單個電池上持續四年。原因是這是奶牛生產的典型時間范圍。電池壽命長意味著飼養員每只動物只需要推注一次。因此，這家奧地利公司使用了具有低功耗模式的意法半導體MEMS加速度計。同樣，smaXtec使用STM32WL進一步提高效率。無線電收發器與MCU位于同一封裝內，這意味著需要供電的外部組件更少。

smaXtec推注提高效率的另一種方法是使用限制發送到云的數據量的處理算法。在本地執行某些操作始終比長時間喚醒 RF 更有效。因此，STM32WL的效率更高，不會對性能造成任何影響。

實際應用

另一個重要的考慮因素是系統的占用空間。推注太大會對動物產生明顯的不適。因此，smaXtec選擇了采用小型薄型封裝的意法半導體MEMS。該公司還轉向了STM32WL，因為它簡化了整體設計并縮小了PCB。例如，多虧了MCU，smaXtec團隊只需要為Cortex?內核和LoRa收發器使用一個晶體。它使整體設計保持小巧，使其易于吞咽，并幫助農民更快地安裝推注。據他們的客戶說，農民可以在一天內安裝400個推注。

如何開始？

smaXtec移動應用程序

smaXtec使用我們的Nucleo板來測試我們的一些MCU，并試驗我們的一些軟件解決方案。為了促進開發，該公司使用了我們的STM32CubeWL，該軟件包在硬件抽象層和低級API之上包含STM32CubeMX圖形用戶界面，確保開發人員在我們的MCU上快速啟動他們的應用程序。STM32CubeWL還包括一個LoRaWAN堆棧，可快速創建亞千兆赫應用。使用意法半導體代碼還有助于更快地獲得區域無線認證。由于我們確保我們的實施符合最常見的法規要求，因此使用我們的代碼可以幫助開發人員更自信地開始認證過程。

審核編輯：郭婷