目的:

?實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、大氣壓、VOC氣體、空氣顆粒物(PM2.5、PM10)、紫外線(xiàn)強(qiáng)度、降雨檢測(cè)等。

?使用LoRaWAN技術(shù)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)(TTN)進(jìn)行管理，遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。

?在OLED屏幕上顯示本地?cái)?shù)據(jù)，以便快速讀取。

?將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺(tái)(與TTN集成)進(jìn)行存儲(chǔ)、歷史分析和遠(yuǎn)程可視化。

?了解與TTN集成多個(gè)傳感器和端到端LoRaWAN通信。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK基地：RAK1907基地板輪緣Gen

?WISBLOCK核心：RAK4631北歐NRF52840(集成LoRaWAN

?WISBLOCK傳感器:

?RAK12030雨水傳感器

?RAK12019 LTR-390UV-01紫外光傳感器。

?WISBLOCK雜項(xiàng):

?RAK1921 OLED顯示屏

?其他組件/配件：

?RAK7268V2 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

?防水外殼(可選，但強(qiáng)烈建議戶(hù)外部署)

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(kù)(例如RAKwireless_RAK4631_BSP)和特定傳感器庫(kù)(例如Adafruit_BME680， SparkFun_PMSA003I_Arduino_Library, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網(wǎng)關(guān)固件和配置軟件(web界面)。

?TTN (The Things Network)帳戶(hù)。

?云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(例如，Ubidots, Grafana cloud)上的帳戶(hù)，用于與TTN集成。

?預(yù)計(jì)耗時(shí)：8-12小時(shí)(包括裝配、編程、搭建LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)、配置云平臺(tái))。

學(xué)習(xí)成果:

?能夠組裝和配置模塊化WISBLOCK組件。

?能夠編程微控制器，用于讀取和處理來(lái)自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。

?深入了解LoRaWAN通信，包括設(shè)備激活(OTAA/ABP)和物聯(lián)網(wǎng)的有效載荷格式。

?具有在TTN中配置和管理LoRaWAN網(wǎng)關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。

?了解將來(lái)自TTN的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)與云平臺(tái)集成以實(shí)現(xiàn)可視化、分析和警報(bào)設(shè)置。

?開(kāi)發(fā)功能完備的自主環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

設(shè)置和實(shí)現(xiàn)步驟：

?硬件組裝：將RAK4631 (Core)模塊連接到RAK1907 (Base)模塊。將傳感器(BME680， UV, Rain, particle)和OLED顯示器連接到RAK1907的相應(yīng)I2C/模擬/數(shù)字端口。連接電池電纜和太陽(yáng)能電池板供電。

?開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置：安裝Arduino IDE或PlatformIO，并添加對(duì)RAK4631板的支持。為每個(gè)傳感器和OLED安裝必要的庫(kù)。

?TTN中的網(wǎng)關(guān)配置(RAK7268V2)：將網(wǎng)關(guān)連接到網(wǎng)絡(luò)(以太網(wǎng)或Wi-Fi)。訪(fǎng)問(wèn)其web界面并配置為使用Semtech數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器或基本站協(xié)議連接到物聯(lián)網(wǎng)。在您的TTN帳戶(hù)中注冊(cè)網(wǎng)關(guān)。

?設(shè)備(RAK4631節(jié)點(diǎn))在TTN中的配置：在您的The Things Network帳戶(hù)中創(chuàng)建應(yīng)用程序并注冊(cè)新設(shè)備。選擇OTAA (Over-the-Air Activation)作為激活類(lèi)型。請(qǐng)記下TTN提供的DevEUI、AppEUI(或JoinEUI)和AppKey。這些將在節(jié)點(diǎn)的Arduino代碼中需要。

節(jié)點(diǎn)編程(RAK4631)：

?編寫(xiě)代碼初始化每個(gè)傳感器并讀取其數(shù)據(jù)。

?實(shí)現(xiàn)在OLED顯示器上顯示關(guān)鍵數(shù)據(jù)的邏輯。

?使用TTN憑證將RAK4631配置為L(zhǎng)oRaWAN節(jié)點(diǎn)。

?將傳感器數(shù)據(jù)封裝為L(zhǎng)oRaWAN的有效格式(建議使用Cayenne LPP，因?yàn)樗子谑褂?，并且可以在TTN中自動(dòng)解碼，或者使用自定義二進(jìn)制格式以進(jìn)行更多控制)。

?實(shí)現(xiàn)周期性數(shù)據(jù)傳輸周期和低功耗模式(深度睡眠)，以?xún)?yōu)化電池壽命。

?TTN中的有效載荷解碼器配置：如果您使用卡宴LPP， TTN將自動(dòng)解碼。如果使用自定義二進(jìn)制格式，則需要在TTN控制臺(tái)中用JavaScript編寫(xiě)有效負(fù)載格式化程序(解碼器)，以將接收到的字節(jié)轉(zhuǎn)換為可讀值。

?TTN與云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)集成：在TTN控制臺(tái)中，配置集成(例如，webhook或MQTT)將解碼的數(shù)據(jù)發(fā)送到云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(例如，Ubidots, Grafana Cloud)。

?云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)配置(Ubidots/Grafana)：創(chuàng)建儀表板，使用圖表、儀表和表格實(shí)時(shí)可視化傳感器數(shù)據(jù)。設(shè)置基于閾值的警報(bào)規(guī)則(例如，高顆粒物水平，大雨，極端溫度)。

?測(cè)試和校準(zhǔn)：執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試以驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸，LoRaWAN范圍和傳感器讀取精度。根據(jù)需要調(diào)整警報(bào)閾值。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?LoRaWAN連接問(wèn)題：確保網(wǎng)關(guān)在節(jié)點(diǎn)的范圍內(nèi)，并且LoRaWAN憑據(jù)(DevEUI, AppEUI, AppKey)在節(jié)點(diǎn)和the Things Network控制臺(tái)上都是正確和匹配的。驗(yàn)證頻率和信道計(jì)劃(例如，EU868)。確保網(wǎng)關(guān)在TTN中已連接并處于活動(dòng)狀態(tài)。

?功耗：頻繁的傳感器讀數(shù)和OLED使用會(huì)增加功耗。優(yōu)化低功耗代碼(讀取/傳輸之間的微控制器睡眠模式)，以最大限度地延長(zhǎng)電池壽命，特別是與太陽(yáng)能電池板。考慮在不需要時(shí)禁用OLED。

?TTN中的有效載荷解碼：確保the Things Network中的有效載荷格式化程序正確解碼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。使用TTN控制臺(tái)中“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”工具查看原始有效負(fù)載，并將其與預(yù)期格式進(jìn)行比較。

?傳感器精度：一些傳感器可能需要校準(zhǔn)或補(bǔ)償環(huán)境因素(例如，用于VOCs的BME680)?？紤]傳感器的位置，以避免偏差讀數(shù)(例如，雨傳感器在懸垂)。

?干擾：網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離可能影響LoRaWAN通信的電磁干擾源。

本文編譯自hackster.io