水位監(jiān)測(cè)及洪水預(yù)警系統(tǒng)(基于環(huán)境因素)

目的:

?監(jiān)測(cè)降水(雨)和大氣壓，作為潛在洪水或水位變化的關(guān)鍵指標(biāo)。

?通過The Things Stack使用LoRaWAN進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，非常適合偏遠(yuǎn)地區(qū)，如河流、水庫(kù)或農(nóng)村地區(qū)。

?對(duì)可能導(dǎo)致洪水的情況發(fā)出早期預(yù)警，以便采取積極的應(yīng)對(duì)措施。

?在云平臺(tái)上可視化數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控和趨勢(shì)分析。

先決條件:

?Arduino (C/ c++)編程基礎(chǔ)。

?電子學(xué)和傳感器的基本概念。

?熟悉Arduino IDE或PlatformIO開發(fā)環(huán)境。

?了解LoRaWAN通信和物棧操作。

?云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)基礎(chǔ)知識(shí)。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK基礎(chǔ)：RAK19007基礎(chǔ)板輪緣Gen

?WISBLOCK核心：RAK3172 STM32WL5(集成LoRaWAN)

?WISBLOCK傳感器:

?RAK12030雨水傳感器

?BME680環(huán)境傳感器(用于大氣壓力、溫度和濕度)

?DS18B20溫度傳感器(如果浸入保護(hù)管中，用于環(huán)境溫度或水溫)

?WISBLOCK雜項(xiàng):

?RAK1921 OLED顯示器(可選，用于調(diào)試和本地讀取)

?其他組件/配件：

?WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN網(wǎng)關(guān))

?電池連接器電纜

?太陽(yáng)能電池板連接器

?太陽(yáng)能電池板

?螺絲刀

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(kù)(例如RAKwireless_RAK3372_BSP)和用于傳感器的特定庫(kù)(例如Adafruit_BME680， dallasttemperature, OneWire, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網(wǎng)關(guān)配置軟件。

?在The Things Stack(用于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò))和用于可視化和警報(bào)的云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上的帳戶。

?預(yù)計(jì)持續(xù)時(shí)間：8-12小時(shí)。

學(xué)習(xí)成果:

?能夠設(shè)計(jì)以自然災(zāi)害預(yù)防為重點(diǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

?能夠解釋與洪水風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的降水和大氣壓力數(shù)據(jù)。

?掌握LoRaWAN通信在潛在的挑戰(zhàn)環(huán)境(例如，農(nóng)村，障礙)使用物棧。

?具備配置關(guān)鍵警報(bào)和實(shí)時(shí)決策可視化數(shù)據(jù)的知識(shí)。

?有在戶外部署物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，考慮水保護(hù)和能源自主。

設(shè)置和實(shí)現(xiàn)步驟：

?硬件組裝：將RAK3372 (Core)模塊連接到RAK1907 (Base Board)模塊。連接傳感器(雨傳感器，BME680, DS18B20)和OLED顯示器(如果使用)。連接電池電纜和太陽(yáng)能板。

?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(kù)。

節(jié)點(diǎn)編程(RAK3372)：

?編寫代碼從雨傳感器讀取數(shù)據(jù)(雨滴檢測(cè)，或強(qiáng)度估計(jì)，如果傳感器允許)。

?從BME680讀取大氣壓力(快速的壓力下降可能表示低壓系統(tǒng)，因此表明惡劣天氣和可能的強(qiáng)降雨)。

?從DS18B20讀取溫度。

?執(zhí)行邏輯以偵測(cè)洪水風(fēng)險(xiǎn)情況(例如，在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)降雨，快速和持續(xù)的壓力下降)。

?將RAK3372配置為L(zhǎng)oRaWAN節(jié)點(diǎn)，定期發(fā)送數(shù)據(jù)，并在檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)情況時(shí)發(fā)送告警信息。

?實(shí)現(xiàn)低功耗模式(深度睡眠)，以最大限度地延長(zhǎng)電池壽命。

?網(wǎng)關(guān)配置(RAK7268V2)：將網(wǎng)關(guān)接入網(wǎng)絡(luò)，配置為與the Things Stack相連。

Things棧配置：

?進(jìn)入Things Stack控制臺(tái)。

?注冊(cè)網(wǎng)關(guān)：添加RAK7268V2網(wǎng)關(guān)。

?創(chuàng)建應(yīng)用程序：創(chuàng)建新的應(yīng)用程序。

?注冊(cè)設(shè)備(RAK3372節(jié)點(diǎn))：使用其LoRaWAN憑據(jù)注冊(cè)設(shè)備。

?配置有效負(fù)載格式化器(解碼器)：編寫Javascript代碼來(lái)解碼傳感器有效負(fù)載。

?配置警報(bào)集成：向物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)或通知服務(wù)添加集成(例如，“Webhook”或“MQTT”)以接收洪水警報(bào)。

?測(cè)試與部署：在真實(shí)環(huán)境中測(cè)試系統(tǒng)，模擬降雨，觀察壓力變化。確保所有部件都安裝在防水外殼內(nèi)，并確保雨敏傳感器正確外露。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?洪水?dāng)?shù)據(jù)解釋：將傳感器讀數(shù)與實(shí)際洪水風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)聯(lián)可能需要更先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析和該地區(qū)的水文知識(shí)。考慮與外部氣象數(shù)據(jù)集成。

?防水：如果部署在戶外和靠近水源，所有電子元件必須在一個(gè)完全防水的外殼中(IP67或更高)。雨水傳感器必須設(shè)計(jì)為室外使用。

?雨水傳感器維護(hù)：雨水傳感器可能需要定期清洗，以防止污垢或碎片的積累，影響精度。

?網(wǎng)絡(luò)可靠性：確保LoRaWAN通信在惡劣天氣條件下(雨、風(fēng))是穩(wěn)健的，并且網(wǎng)關(guān)有一個(gè)最佳的位置。

評(píng)估標(biāo)準(zhǔn):

?該系統(tǒng)精確監(jiān)測(cè)降水和大氣壓力。

?當(dāng)滿足預(yù)先設(shè)定的條件時(shí)，會(huì)迅速而可靠地發(fā)出洪水風(fēng)險(xiǎn)警報(bào)。

?數(shù)據(jù)在云平臺(tái)上清晰可視化，允許有效監(jiān)控。

?該裝置對(duì)環(huán)境條件具有抵抗性，并在監(jiān)測(cè)期間利用太陽(yáng)能自主運(yùn)行。

?代碼健壯、高效，警報(bào)邏輯也很有效。

本文編譯自hackster.io