水资源管理:IIoT应用程序支持可持续农业

的微软激励本周在华盛顿特区举行的合作伙伴会议旨在分享数字转型的故事。当然，我们也可以从这些伙伴关系中获得一些灵感——例如，一个基于云计算的移动应用程序，可以帮助一个养羊和养牛的农民管理和监控他的用水情况，并将能源成本降低一半。

农业消耗了全球近70%的水。到2050年，全球人口预计将达到90亿，全球粮食需求将给农业带来越来越大的压力，这使得智能灌溉比以往任何时候都更加重要。据预测，为了满足2050年人口的食物需求，水资源需求将增加55%。

本周,施耐德电气分享它完成的工作WaterForceSCADAfarm是一家位于新西兰的灌溉和水管理系统提供商，该公司将开发基于微软Azure的基于云计算的工业物联网(IIoT)平台。scadafarm集成了施耐德电气软件和硬件组合的几个组件，包括开放的、可互操作的、物联网的系统架构EcoStruxure，使农业客户能够通过连接的设备监测和控制灌溉泵。

SCADAfarm帮助农民监测和控制分布在广阔地理区域和多个属性的灌溉系统。通过智能手机、平板电脑或个人电脑，农民可以在任何地方控制和操作他们的支点(灌溉的主要设备)。他们有完全的灌溉和废水系统-能够打开和关闭水，设置枢轴速度和方向，检查水压和土壤湿度水平，改变浇水深度等等。

施耐德电气的ClearSCADA遥测和远程SCADA软件提供实时控制和监控功能，针对地理分散的基础设施进行了优化。通过提供基于位置的报警，覆盖实时天气数据和GPS地图，ClearSCADA可以提供资产状态、环境因素和系统性能的洞察。

“我们可以在任何地方操作支点，而不是被束缚在农场上。我已经把我们农场的所有安全风向位置都预装到scadfarm了。这样，如果我们出去喝茶，起风了，我可以把它们停在槽里，不用担心，”布莱克希尔农场的主任/农场经理克雷格·布莱克本说。“我可能每天检查SCADAfarm 15次，只是为了确保所有的枢轴都正常工作，并根据拉凯亚河的流动情况和我们池塘的水位进行调整。”

Blackhills农场

布莱克山农场占地990英亩，拥有2100头牛，800只羊，六台巨大的中心轴式灌溉机，以及大约170英亩的羽衣甘蓝、饲料甜菜和其他作物来喂养这些动物。通过SCADAfarm，布莱克本可以远程监控和操作灌溉和泵;根据不同的作物、土壤类型和湿度水平定制洒水装置;并结合来自农场气象站的实时数据，帮助他根据雨水、风、热量和其他条件快速调整灌溉。一个农场通过改变灌溉行为和利用非高峰能源费率，在第一个季节减少了50%的能源成本。

布莱克本说:“每天我都会根据各种原因调整我的枢轴和泵——风力、降雨水平、作物需求或当地法规的变化。”“现在我可以通过手机轻松监控和控制我的灌溉系统，节省了我在农场周围开车的时间。有了触手可及的信息，我的农场产量更高，水和能源成本更低，农作物产量更高。没有它，我现在很难活下去。”

通过在云中收集、存储和可视化的高保真实时数据，SCADAfarm还为农民提供了一段时间内性能的完整历史图像。来自多个不同传感器、设备和系统(包括施耐德电气的ClearSCADA、SCADAPack rtu、Trio Q data Radio和Altivar变速驱动器)的数据整合，提供了对灌溉性能的完整可见性。

施耐德电气的ecostrucure架构可实现可扩展的设计和操作

连接系统，帮助操作对不断变化的条件做出更动态的反应。施耐德电气信息、运营和资产管理副总裁Rob McGreevy表示:“该解决方案的美妙之处在于它的简单性和可扩展性。“在当今需求快速发展的数字经济中，通过简单而强大的技术解决方案提高业务变量的可见性，使我们的客户只需增量投资就能实现可量化的业务改进。”

McGreevy解释说，由于该系统可以与农场现有的设备(如灌溉和泵控制器)一起工作，启动时不需要大量的资本投资。他说:“EcoStruxure简化了连接产品、边缘控制、应用程序和分析之间的集成，提供了一种创新的解决方案，可以满足这些农民的特定需求。”

尽管工业物联网技术为农场提供了机会——就像它们为工业工厂提供的机会一样——但根据WaterForce主管Ron McFetridge的说法，大多数农场都没有建造起来处理大型软件安装。他说:“使用具有移动功能的轻量级云解决方案是将物联网功能扩展到这些农场的关键。”我们与施耐德电气的合作使我们对SCADAfarm的愿景成为现实。”

法规遵从性

整个食品链正在实施新的严格的监管要求，包括新西兰农民必须遵守的严格合规守则，以保持他们的“同意耕种”。作为这项工作的一部分，他们必须监测和报告从存储量和肥料施用到用水、吸收和径流的一切情况。

布莱克本说:“我们面临的最大挑战是用水合规成本的上升。”“因此，我们正在寻求降低成本的技术。”

在新西兰，农民每天从河网中取水的数量通常是有限的。SCADAfarm允许他们在决定启动或停止灌溉泵之前检查河流水位、池塘容量、泵速、天气预报等。系统状态被持续监测和记录，因此水的摄入和使用总是最新的。

例如，如果每天的使用量是5毫米的灌溉水，那么农民可以证明这些水是被植物使用的，并且没有流失到环境中——这一证明是保留他们同意的关键监管要求。

与施耐德电气合作，WaterForce能够为其农业客户提供灌溉系统性能和状态的更高可见性，更高效和有效的用水，随后节省了能源，并节省了开车检查资产的时间。

作为OEM, WaterForce可以利用工业物联网功能提供增值服务，如远程监控、故障诊断和性能基准测试。

WaterForce的McFetridge说:“SCADAfarm等突破性技术在我们的客户中越来越受欢迎。“无线现场遥控器(SCADAfarm)的增加，特别是那些利用工业物联网和远程遥测的遥控器，作为农场管理的流行补充，受到了欢迎。”