IoT networks are being used to collect, analyze, and utilize sensor data. There are still some key requirements to leverage IoT networks in digital agriculture, e.g., design and deployment of energy saving and ruggedized sensor nodes (SN), reliable and long-range wireless network connectivity, end-to-end data collection pipelines for batch and streaming data. Thus, we introduce our living lab ORPHEUS and its design and implementation trajectory to showcase our orchestrated testbed of IoT sensors, data connectivity, database orchestration, and visualization dashboard. We deploy light-weight energy saving SNs in the field to collect data, using LoRa (Long Range wireless) to transmit data from the SNs to the Gateway node, upload all the data to the database server, and finally visualize the data. For future exploration, we also built a testbed of embedded devices using four different variants of NVIDIA Jetson development modules (Nano, TX2, Xavier NX, AGX Xavier) to benchmark the potential upgrade choices for SNs in ORPHEUS. Based on our deployment in multiple farms in a 3-county region around Purdue University, and on the Purdue University campus, we present analyses from our living lab deployment and additional components of the next-generation IoT farm.

Bản dịch tiếng Việt:

Mạng IoT đang được sử dụng để thu thập, phân tích và sử dụng dữ liệu cảm biến. Vẫn còn một số yêu cầu chính để tận dụng mạng IoT trong nông nghiệp kỹ thuật số, ví dụ: thiết kế và triển khai các nút cảm biến bền chắc và tiết kiệm năng lượng (SN), kết nối mạng không dây tầm xa và đáng tin cậy, đường ống thu thập dữ liệu đầu cuối cho dữ liệu hàng loạt và truyền phát trực tuyến. Do đó, chúng tôi giới thiệu phòng thí nghiệm sống ORPHEUS của mình cũng như lộ trình thiết kế và triển khai của nó để giới thiệu nền tảng thử nghiệm được phối hợp của chúng tôi về cảm biến IoT, kết nối dữ liệu, điều phối cơ sở dữ liệu và bảng điều khiển trực quan. Chúng tôi triển khai các SN tiết kiệm năng lượng nhẹ tại hiện trường để thu thập dữ liệu, sử dụng LoRa (không dây tầm xa) để truyền dữ liệu từ SN đến nút Cổng, tải tất cả dữ liệu lên máy chủ cơ sở dữ liệu và cuối cùng hiển thị dữ liệu. Để khám phá trong tương lai, chúng tôi cũng đã xây dựng một nền tảng thử nghiệm các thiết bị nhúng sử dụng bốn biến thể khác nhau của mô-đun phát triển NVIDIA Jetson (Nano, TX2, Xavier NX, AGX Xavier) để đánh giá các lựa chọn nâng cấp tiềm năng cho SN trong ORPHEUS. Dựa trên việc triển khai của chúng tôi tại nhiều trang trại ở khu vực 3 quận xung quanh Đại học Purdue và trong khuôn viên Đại học Purdue, chúng tôi trình bày các phân tích từ việc triển khai phòng thí nghiệm sống và các thành phần bổ sung của trang trại IoT thế hệ tiếp theo.

Document Ready

Click below to load the full PDF document natively.