Модуль LoRa серии EBYTE E220 для обнаружения датчиков на ферме
В основе умного сельского хозяйства лежит мониторинг окружающей среды в режиме реального времени и точный контроль с помощью технологии IoT. В этом руководстве представлено комплексное решение для маломощного сельскохозяйственного мониторинга на большом расстоянии с использованием модулей LoRa серии EBYTE E220 в сочетании с датчиками температуры/влажности (например, SHT30) и датчиками освещенности (например, BH1750).
I. Выбор оборудования и функции
1. Коммуникационный модуль LoRa: серия EBYTE E220
Рекомендуемые модели :
E220-900T30D (900 МГц, 30 дБм, дальность 10 км+).
E220-400M30S (470 МГц, 30 дБм, сильная защита от помех, идеально подходит для густой растительности).
Ключевые особенности :
Сверхнизкое энергопотребление : ток сна <2 μА, подходит для питания от солнечной батареи / батареи.
Адаптивная скорость передачи данных : поддерживает коэффициенты распределения SF5-SF12 (0,3 кбит/с ~ 62,5 кбит/с).
Конфигурация AT-команд : регулируйте частоту, мощность и каналы через UART.
2. Датчики окружающей среды
Датчик температуры/влажности :
SHT30 (относительная влажность ±2%, погрешность ±0,3°C; интерфейс I²C).
Датчик освещенности :
BH1750 (диапазон 0-65535 люкс; интерфейс I²C).
II. Архитектура системы
1. Развертывание узлов
Сенсорные узлы :
Разверните 1 узел на 100 соток с модулем E220 + SHT30 + BH1750.
Питание: аккумулятор 18650 (6000мАч) + солнечная панель мощностью 5 Вт.
Реле шлюза :
Используйте E220-900T30D в качестве концентратора, передавая данные в облако через 4G/Ethernet.
2. Протокол связи
LoRaWAN Class A : Узлы открываются, получают окна только после передачи для максимальной экономии энергии.
Пользовательский фрейм данных (пример):
III. Конфигурация оборудования
1. Проводка между датчиком и микроконтроллером (STM32F103 пример)
Контакт датчика Контакт STM32 Описание ШТ30 СОУ ПБ7 Линия передачи данных I²C СХТ30 СКЛ ПБ6 Тактовая линия I²C BH1750 SDA ПБ7 Общая шина I²C BH1750 SCL ПБ6 Общая шина I²C
2. Конфигурация модуля E220
Инициализация команды AT (через UART):
IV. Реализация кода (пример Arduino)
1. Сбор и передача данных
V. Облачная платформа и анализ данных
1. Визуализация данных
Платформы : ThingsBoard, Alibaba Cloud IoT, Node-RED.
Правила генерации оповещений (примеры):
Температура >35°C → Триггерное орошение.
Свет <2000 люкс → Активировать дополнительное освещение.
2. Оптимизация энергопотребления
Динамическая выборка : 1/час в дождливую погоду, 1/10 минуты в солнечную погоду.
Управление батареей : переключитесь в режим сверхнизкого энергопотребления (1/час) при напряжении <3,3 В.
VI. Сценарии применения
Интеллектуальное управление теплицей
Используйте E220-400M30S (470 МГц для проникновения) для мониторинга условий и управления вентиляцией/увлажнителями.
Предупреждение о заморозках в саду
Разверните E220-900T30D для дальнего мониторинга низких температур, активации нагревателей.
Мониторинг кислорода в аквакультуре
Интегрируйте датчики растворенного кислорода с LoRa для получения данных в режиме реального времени для регулировки аэраторов.
VII. Устранение неполадок
Симптом
Стремянка
Данные ноды не получены
1. Проверьте выравнивание частоты шлюз-узел/SF.
2. Проверьте помехи канала с помощью анализатора спектра.
Аномальные показания датчиков
1. Откалибруйте адрес I²C (по умолчанию SHT30: 0x44).
2. Проверьте пульсации напряжения (<50 мВ).
Короткое время автономной работы
1. Оптимизируйте спящий режим микроконтроллера (STM32 STOP).
2. Отрегулируйте угол наклона солнечной панели.
Сочетая модули LoRa серии EBYTE E220 с высокоточными датчиками, это решение обеспечивает экономичный сельскохозяйственный мониторинг на обширной территории, значительно повышая точность управления урожаем.