基于LoRaWAN的智能作物監(jiān)測和灌溉系統(tǒng)

目的:

?實時監(jiān)測土壤濕度和空氣/土壤溫度，以優(yōu)化灌溉決策。

?通過物棧使用LoRaWAN進行長距離無線傳輸數據，使其成為大面積農業(yè)應用的理想選擇。

?為灌溉決策提供準確的信息，有助于提高用水效率和作物健康。

?在云平臺上可視化數據，并針對關鍵情況(例如，土壤過于干燥或潮濕、極端溫度)配置警報。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK基地：RAK1907基地板輪緣Gen

?WISBLOCK核心：RAK3172 STM32WL5(集成LoRaWAN)

?WISBLOCK傳感器:

?RAK12035土壤濕度傳感器

?RAK12003溫度傳感器(用于土壤或水溫)

?RAK1906環(huán)境傳感器(用于空氣溫度和濕度)

?WISBLOCK Miscellaneous: RAK1921 OLED顯示屏(可選，用于本地讀取和調試)

?其他組件/配件：

?WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN網關)

?電池連接器電纜

?太陽能電池板連接器

?太陽能電池板

?螺絲刀

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(例如，RAKwireless_RAK3372_BSP)和每個傳感器的庫(例如，dallasttemperature, OneWire, Adafuit_BME680, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網關配置軟件。

?在The Things Stack(用于LoRaWAN網絡)和云物聯(lián)網平臺(例如Ubidots， ThingsBoard)上的帳戶。

設置和實現步驟：

?硬件組裝：將RAK3372 (Core)模塊連接到RAK1907 (Base)模塊。將傳感器(土壤濕度，DS18B20, BME680)連接到相應的端口。連接OLED顯示器，如果它將用于本地讀數。連接電池電纜和太陽能電池板。

?開發(fā)環(huán)境配置：安裝Arduino IDE/PlatformIO，支持RAK3372板。為傳感器和OLED安裝必要的庫。

節(jié)點編程(RAK3372)：

?編寫代碼從土壤濕度、土壤溫度(DS18B20)和空氣溫度/濕度(BME680)傳感器讀取數據。

?將RAK3372配置為LoRaWAN節(jié)點(OTAA或ABP)。

?將傳感器數據打包成有效的有效載荷，并定期通過LoRaWAN發(fā)送。

?實現低功耗模式(深度睡眠)以延長電池壽命，這對農業(yè)部署至關重要。

?網關配置(RAK7268V2)：將網關接入網絡，配置為與the Things Stack相連。

Things棧配置：

?進入Things Stack控制臺。

?注冊網關：添加RAK7268V2網關。

?創(chuàng)建應用程序：創(chuàng)建新的應用程序。

?注冊設備(RAK3372節(jié)點)：使用其LoRaWAN憑據(OTAA的DevEUI， AppEUI, AppKey)注冊設備。

?配置有效負載格式化器(解碼器)：在應用程序的“有效負載格式化器”一節(jié)中，編寫Javascript代碼將二進制傳感器有效負載解碼為可讀的JSON對象。

?與云物聯(lián)網平臺集成：在應用程序的“集成”部分，添加一個集成(例如，Ubidots的“Webhook”或ThingsBoard的“MQTT”)來轉發(fā)解碼數據。

?云物聯(lián)網平臺配置(Ubidots/ThingsBoard)：創(chuàng)建儀表板以實時可視化傳感器數據。配置警報規(guī)則(例如，如果土壤濕度低于臨界閾值)。

?測試和部署：在真實的種植環(huán)境中測試系統(tǒng)。根據具體的土壤類型校準土壤濕度傳感器。如果部署在室外，請確保組件具有防風雨性。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?土壤濕度傳感器校準：濕度傳感器可以提供相對讀數。根據特定的土壤類型和作物條件校準它們是至關重要的(例如，通過參考方法測量實際濕度并調整傳感器值)。

?對元件的保護：如果部署在戶外，必須充分保護電子元件，防止水、灰塵、陽光直射和動物。使用防水和透氣的外殼。

?LoRaWAN范圍：在現場執(zhí)行范圍測試，以確保節(jié)點和網關在所有感興趣的區(qū)域有效通信。地形和植被會影響信號。

?電源管理：監(jiān)控電池電量和太陽能電池板充電效率。調整數據傳輸頻率，平衡數據新鮮度和電池壽命。

本文編譯自hackster.io