Smart agriculture is one of the most promising areas where IoT-enabled technologies have the potential to substantially improve the quality and quantity of the crops and reduce the associated operational cost. However, building a smart agriculture system presents several challenges, including high latency and bandwidth consumption associated with cloud computing, frequent Internet disconnections in rural areas, and the need to keep costs low for farmers. This paper presents an end-to-end, fog-based smart agriculture infrastructure that incorporates edge computing and LoRa-based communication to address these challenges. Our system is deployed to transform traditional agriculture land of rural areas into smart agriculture. We address the top concern of farmers - animals intruding - by proposing a solution that detects animal intrusion using low-cost PIR sensors, cameras, and computer vision. In particular, we propose three different sensor layouts and a novel algorithm for predicting animals' future locations. Our system can detect animals before they intrude into the field, identify them, predict their future locations, and alert farmers in a timely manner. Our experiments show that the system can effectively and quickly detect animal intrusions while maintaining a much lower cost than current state-of-the-art systems.

Bản dịch tiếng Việt:

Nông nghiệp thông minh là một trong những lĩnh vực hứa hẹn nhất mà công nghệ hỗ trợ IoT có tiềm năng cải thiện đáng kể chất lượng và số lượng cây trồng và giảm chi phí vận hành liên quan. Tuy nhiên, việc xây dựng một hệ thống nông nghiệp thông minh đặt ra một số thách thức, bao gồm độ trễ cao và mức tiêu thụ băng thông liên quan đến điện toán đám mây, tình trạng ngắt kết nối Internet thường xuyên ở khu vực nông thôn và nhu cầu duy trì chi phí ở mức thấp cho nông dân. Bài viết này trình bày cơ sở hạ tầng nông nghiệp thông minh dựa trên sương mù, từ đầu đến cuối, kết hợp điện toán biên và truyền thông dựa trên LoRa để giải quyết những thách thức này. Hệ thống của chúng tôi được triển khai để biến đất nông nghiệp truyền thống của nông thôn thành nông nghiệp thông minh. Chúng tôi giải quyết mối quan tâm hàng đầu của người nông dân - sự xâm nhập của động vật - bằng cách đề xuất giải pháp phát hiện sự xâm nhập của động vật bằng cảm biến PIR, camera và thị giác máy tính chi phí thấp. Đặc biệt, chúng tôi đề xuất ba cách bố trí cảm biến khác nhau và một thuật toán mới để dự đoán vị trí trong tương lai của động vật. Hệ thống của chúng tôi có thể phát hiện động vật trước khi chúng xâm nhập vào đồng ruộng, xác định chúng, dự đoán vị trí tương lai của chúng và cảnh báo kịp thời cho nông dân. Các thí nghiệm của chúng tôi cho thấy hệ thống có thể phát hiện sự xâm nhập của động vật một cách hiệu quả và nhanh chóng trong khi vẫn duy trì chi phí thấp hơn nhiều so với các hệ thống tiên tiến hiện tại.

Document Ready

Click below to load the full PDF document natively.