基于LoRaWAN的智能作物监测和灌溉系统

基于LoRaWAN的智能作物监测和灌溉系统

目的:

•实时监测土壤湿度和空气/土壤温度，以优化灌溉决策。

•通过物栈使用LoRaWAN进行长距离无线传输数据，使其成为大面积农业应用的理想选择。

•为灌溉决策提供准确的信息，有助于提高用水效率和作物健康。

•在云平台上可视化数据，并针对关键情况(例如，土壤过于干燥或潮湿、极端温度)配置警报。

所需材料和软件：

硬件:

•WISBLOCK基地：RAK1907基地板轮缘Gen

•WISBLOCK核心：RAK3172 STM32WL5(集成LoRaWAN)

•WISBLOCK传感器:

•RAK12035土壤湿度传感器

•RAK12003温度传感器(用于土壤或水温)

•RAK1906环境传感器(用于空气温度和湿度)

•WISBLOCK Miscellaneous: RAK1921 OLED显示屏(可选，用于本地读取和调试)

•其他组件/配件：

•WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN网关)

•电池连接器电缆

•太阳能电池板连接器

•太阳能电池板

•螺丝刀

软件:

•Arduino IDE或PlatformIO

•用于RAK模块的Arduino库(例如，RAKwireless_RAK3372_BSP)和每个传感器的库(例如，dallasttemperature, OneWire, Adafuit_BME680, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

•RAK7268V2网关配置软件。

•在The Things Stack(用于LoRaWAN网络)和云物联网平台(例如Ubidots， ThingsBoard)上的帐户。

设置和实现步骤：

•硬件组装：将RAK3372 (Core)模块连接到RAK1907 (Base)模块。将传感器(土壤湿度，DS18B20, BME680)连接到相应的端口。连接OLED显示器，如果它将用于本地读数。连接电池电缆和太阳能电池板。

•开发环境配置：安装Arduino IDE/PlatformIO，支持RAK3372板。为传感器和OLED安装必要的库。

节点编程(RAK3372)：

•编写代码从土壤湿度、土壤温度(DS18B20)和空气温度/湿度(BME680)传感器读取数据。

•将RAK3372配置为LoRaWAN节点(OTAA或ABP)。

•将传感器数据打包成有效的有效载荷，并定期通过LoRaWAN发送。

•实现低功耗模式(深度睡眠)以延长电池寿命，这对农业部署至关重要。

•网关配置(RAK7268V2)：将网关接入网络，配置为与the Things Stack相连。

Things栈配置：

•进入Things Stack控制台。

•注册网关：添加RAK7268V2网关。

•创建应用程序：创建新的应用程序。

•注册设备(RAK3372节点)：使用其LoRaWAN凭据(OTAA的DevEUI， AppEUI, AppKey)注册设备。

•配置有效负载格式化器(解码器)：在应用程序的“有效负载格式化器”一节中，编写Javascript代码将二进制传感器有效负载解码为可读的JSON对象。

•与云物联网平台集成：在应用程序的“集成”部分，添加一个集成(例如，Ubidots的“Webhook”或ThingsBoard的“MQTT”)来转发解码数据。

•云物联网平台配置(Ubidots/ThingsBoard)：创建仪表板以实时可视化传感器数据。配置警报规则(例如，如果土壤湿度低于临界阈值)。

•测试和部署：在真实的种植环境中测试系统。根据具体的土壤类型校准土壤湿度传感器。如果部署在室外，请确保组件具有防风雨性。

挑战和故障排除提示：

•土壤湿度传感器校准：湿度传感器可以提供相对读数。根据特定的土壤类型和作物条件校准它们是至关重要的(例如，通过参考方法测量实际湿度并调整传感器值)。

•对元件的保护：如果部署在户外，必须充分保护电子元件，防止水、灰尘、阳光直射和动物。使用防水和透气的外壳。

•LoRaWAN范围：在现场执行范围测试，以确保节点和网关在所有感兴趣的区域有效通信。地形和植被会影响信号。

•电源管理：监控电池电量和太阳能电池板充电效率。调整数据传输频率，平衡数据新鲜度和电池寿命。

本文编译自hackster.io