Agri-Synergy: A Hardware–Software Co-Designed Hybrid IoT System for Sensor Interface Standardization and LLM-Driven Interactive Decision Support

本文提出Agri-Synergy，一种采用软硬件协同设计的混合物联网（IoT）系统，旨在解决智慧农业中传感器数据异构性问题以及有效AI驱动决策支持的障碍。与基于软件的数据协调方式不同，我们提出了一种带有RS485/Modbus接口的通用传感器印刷电路板（PCB）以实现硬件统一，并辅以节点端边缘处理，确保从源头获得标准化数据。为降低农民的使用门槛，该系统集成了DeepSeek大语言模型（LLM）API，将静态农业知识与实时传感器数据相结合，提供上下文感知的、基于自然语言的决策支持，且无需本地部署模型即可运行。现场部署表明，经参考验证的传感器精度基本处于制造商规格范围内；在4小时基准测试期间4G连接稳定，但在20天部署期间出现间歇性断连；远程控制成功率分别为96%（正常信号）和80%（300 m处弱信号）。多节点并发传输的平均延迟为238.0 ± 27.1 ms，丢包率低于0.5%。与商业平台相比，该系统实现了3–5倍的成本降低。这些结果表明，通过硬件统一和软件边缘处理从源头解决数据异构性问题，同时利用AI降低系统采用门槛，可为数据同步和可及的AI驱动分析提供更可靠的基础。