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技術(shù)文章

嵌入式電路LoRaWAN小型氣象站的制作

閱讀:49發(fā)布時間:2022-7-1

在嵌入式電路場景中,您發(fā)現(xiàn)人們構(gòu)建氣象站系統(tǒng)是很常見的。連接傳感器、微控制器和 Wi-Fi 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的一種非常簡單的方法是構(gòu)建氣象站。如今,IoT(物聯(lián)網(wǎng))領(lǐng)域發(fā)展非常迅速,并且越來越需要有關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的新技術(shù)。
 
本項(xiàng)目的主要思想首先是:搭建一個使用LPWAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的自動氣象站。LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)提供了通過長距離傳輸創(chuàng)建低功耗系統(tǒng)的可能性。
 
特點(diǎn):
 
7項(xiàng)環(huán)境措施:溫度、濕度、大氣壓力、紫外線輻射強(qiáng)度、降水量、風(fēng)向和風(fēng)速
帶有光伏板和電池的自治系統(tǒng)
LoRaWAN 基礎(chǔ)設(shè)施(遠(yuǎn)程傳輸)
 
LoRaWAN
 
讓我們解釋一下 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)是如何工作的:End-Device功能正在發(fā)送數(shù)據(jù)包;在這種情況下,它是一個氣象站讀取環(huán)境變量。該網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)接收這個包被稱為“有效載荷”,并在一個JSON格式轉(zhuǎn)換這個包。網(wǎng)關(guān)使用 TCP/IP 協(xié)議將轉(zhuǎn)換后的信息重新發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。然后,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器能夠存儲此數(shù)據(jù)或發(fā)送到向用戶顯示所有數(shù)據(jù)流量的應(yīng)用服務(wù)器。
 
嵌入式系統(tǒng)
 
該項(xiàng)目分為三個系統(tǒng):傳感器系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)包括 MCU (ESP32) 之間的所有傳感器集成。通信系統(tǒng)包括 LoRaWAN 收發(fā)器模塊和 ESP32。LoRaWAN 網(wǎng)關(guān)設(shè)置也包含在通信系統(tǒng)中。電力系統(tǒng)包括光伏系統(tǒng),其中包含電池、充電控制器和太陽能電池板。
 

農(nóng)業(yè)氣象站集成了空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤水分傳感器、葉面濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器等設(shè)備,可用來實(shí)時監(jiān)測以下幾種對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響較大的氣象參數(shù):降雨量、相對濕度、溫度、光照強(qiáng)度,以及葉片表面濕度和土壤含水量。
氣象站采用太陽能獨(dú)立供電,具有斷電數(shù)據(jù)保護(hù)功能,支持220V交流供電,使用GPRS無線遠(yuǎn)傳,通過無線公網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時回傳數(shù)據(jù)。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可組建遍布全國的數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)上報(bào)的傳感器網(wǎng)絡(luò),信號無線回傳,并上傳到服務(wù)器端,對歷史數(shù)據(jù)做云存儲處理,便于科研及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員在獲取實(shí)時數(shù)據(jù)的同時,也能夠隨時查詢分析歷史數(shù)據(jù),依此做出相應(yīng)的預(yù)防和補(bǔ)救措施,保證農(nóng)作物有一個良好的、適宜的生長環(huán)境。 

參數(shù)測量范圍分辨率測量精度
風(fēng)速0~60m/s0.1m/s±0.2m/s or 2%
風(fēng)向0~360°0.1°±2°
溫度-40~50℃0.1℃±0.2℃
濕度0~99%0.10%±2% RH
露點(diǎn)溫度-40~50℃0.1℃±0.2℃
光照0~24h0.1h±0.1h
降雨0~200mm/h0.1mm±0.3mm or 3%
土壤溫度-50~80℃0.1℃±0.5℃
土壤濕度0~99%1%±3%
土壤 EC 值0~19.9ms/cm0.1 ms/cm±0.1 ms/cm

 


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