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基于Semtech SX1276IMLTRT LoRa长距离农业水温检测方案

 2017-01-25

水资源除了在提供民生需求外,在于农业及工业上的应用也有非常的广泛及重要性。例如在水产养殖上如果温度上升的话会有正面的加快鱼类新陈代谢的速度和提高水的自清及负面的降低水的溶氧量所以鱼的需氧量加倍。因此需要密切的监控水温以维持是当的养殖温度。另外再农田作物的应用,因为不同作物皆要在一定的土壤温度条件下播种。土壤温度高发芽较快但幼苗不壮;土壤温度低则种子不能发芽且低温湿润的土壤条件还容易造成种子烂掉。此类状况可采用人工保温育苗或是遮荫或喷水降温等措施。现阶段的侦测方式大都使用个人的经验值来施作,为了改善我们可以用物联网的技术。但是如何方便的建立长距离又省电的侦测回报信息是BT或Wifi等短距离无线传输所困难达到的,此处我们提出一个使用Semtech 长距离、高穿透性且又具有非常省电的LoRa技术来达成此一要求。

对于此种现象我们提出的方案是使用不锈钢封装的防水探针型热电偶温度传感器,其探头有-55°C 到+125°C的温度测量范围。防水部份则用热缩管隔开DS18B20传感器的接脚防止短路,另以不锈钢管封装防生锈再加强防水封胶以供长时间沉浸式温度检测。实施原理为使用MCU处理DS18B20送回之1 Wire 数值数据后转换算成温度信息后再经LoRa传递此距离数据至云端如Exosite成为可供利用的信息。 

过去此类信息大都以有线方式连结传感器,然后将收集到的把数据或是警告以PSTN、Wifi或GSM等方式传送出去。现在现今物联网的兴起可以让我们开始把周遭的一些物品透过网络互相沟通,这个趋势可以让人们以更简单更可靠的方式来连接网络。但是对于如何延展搜集器到传感器的这一段路一直是困扰着IOT设计者。而Semtech LoRa长距离无线产品就是符合这一需求,Semtech长距离的无线传输技术的优点是在极低耗电下可以提供高达-148dB的灵敏度让应用可以使用在长距传输及高穿透性的传输。此点可以提供应用者可以简单并确实传输到数据收集器再经网络上传至云端供监控。

【展示板照片】

展示板照片(正面) 展示板照片(反面)

【方案方块图】

方案方块图

【系统功能】

① 传感器端 : 以单芯片接收由DS18B20温度传感器送来的触发信号后经处理后再由UART送至LoRa模块发送至空中。
② 数据接收端 : 由LoRa模块接收到数据后经UART把数据送至单芯片以判读到有效数值后以UART接口经ESP8266W Wifi 模块送至Internet。
③ 网络端 : 把由单芯片送来的API、Sensor ID、Device ID及 Co Data送至云端服务纪录数据。
④ 客户端 : 用户以计算机或是手机随时可以上网检查数据。

【方案特性】

① 超长距离,低成本 : 因其Sensitivity 可达-148dB, 此点可以让传感器部件的范围大幅增加。此点可减少repeater 用量节省成本。
② 延长使用时间 : 由于待机电流低至2.5uA, 此低耗电特性比起GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。

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