基于LoRaWAN的智能作物監(jiān)測(cè)和灌溉系統(tǒng)

目的:

?實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤濕度和空氣/土壤溫度，以?xún)?yōu)化灌溉決策。

?通過(guò)物棧使用LoRaWAN進(jìn)行長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，使其成為大面積農(nóng)業(yè)應(yīng)用的理想選擇。

?為灌溉決策提供準(zhǔn)確的信息，有助于提高用水效率和作物健康。

?在云平臺(tái)上可視化數(shù)據(jù)，并針對(duì)關(guān)鍵情況(例如，土壤過(guò)于干燥或潮濕、極端溫度)配置警報(bào)。

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(diào)試)

?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)和每個(gè)傳感器的庫(kù)(例如，dallasttemperature, OneWire, Adafuit_BME680, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網(wǎng)關(guān)配置軟件。

?在The Things Stack(用于LoRaWAN網(wǎng)絡(luò))和云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)(例如Ubidots， ThingsBoard)上的帳戶(hù)。

設(shè)置和實(shí)現(xiàn)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(yīng)的端口。連接OLED顯示器，如果它將用于本地讀數(shù)。連接電池電纜和太陽(yáng)能電池板。

?開(kāi)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(xiě)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(shù)據(jù)。

?將RAK3372配置為L(zhǎng)oRaWAN節(jié)點(diǎn)(OTAA或ABP)。

?將傳感器數(shù)據(jù)打包成有效的有效載荷，并定期通過(guò)LoRaWAN發(fā)送。

?實(shí)現(xiàn)低功耗模式(深度睡眠)以延長(zhǎng)電池壽命，這對(duì)農(nóng)業(yè)部署至關(guān)重要。

?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)(OTAA的DevEUI， AppEUI, AppKey)注冊(cè)設(shè)備。

?配置有效負(fù)載格式化器(解碼器)：在應(yīng)用程序的“有效負(fù)載格式化器”一節(jié)中，編寫(xiě)Javascript代碼將二進(jìn)制傳感器有效負(fù)載解碼為可讀的JSON對(duì)象。

?與云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)集成：在應(yīng)用程序的“集成”部分，添加一個(gè)集成(例如，Ubidots的“Webhook”或ThingsBoard的“MQTT”)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)解碼數(shù)據(jù)。

?云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)配置(Ubidots/ThingsBoard)：創(chuàng)建儀表板以實(shí)時(shí)可視化傳感器數(shù)據(jù)。配置警報(bào)規(guī)則(例如，如果土壤濕度低于臨界閾值)。

?測(cè)試和部署：在真實(shí)的種植環(huán)境中測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)具體的土壤類(lèi)型校準(zhǔn)土壤濕度傳感器。如果部署在室外，請(qǐng)確保組件具有防風(fēng)雨性。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?土壤濕度傳感器校準(zhǔn)：濕度傳感器可以提供相對(duì)讀數(shù)。根據(jù)特定的土壤類(lèi)型和作物條件校準(zhǔn)它們是至關(guān)重要的(例如，通過(guò)參考方法測(cè)量實(shí)際濕度并調(diào)整傳感器值)。

?對(duì)元件的保護(hù)：如果部署在戶(hù)外，必須充分保護(hù)電子元件，防止水、灰塵、陽(yáng)光直射和動(dòng)物。使用防水和透氣的外殼。

?LoRaWAN范圍：在現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行范圍測(cè)試，以確保節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)在所有感興趣的區(qū)域有效通信。地形和植被會(huì)影響信號(hào)。

?電源管理：監(jiān)控電池電量和太陽(yáng)能電池板充電效率。調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸頻率，平衡數(shù)據(jù)新鮮度和電池壽命。

本文編譯自hackster.io