1. 項目介紹

該項目包括創(chuàng)建一個基于技術的解決方案，利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)來監(jiān)測水培栽培系統(tǒng)中的關鍵環(huán)境變量。通過無線傳感器網(wǎng)絡(LoRaWAN)，收集和傳輸溫度、濕度、大氣壓力和空氣質(zhì)量等數(shù)據(jù)。

其目的是提高作物的性能和可持續(xù)性，減少水和能源消耗，并允許在不需要大型基礎設施的情況下將系統(tǒng)逐步擴展到其他地區(qū)或種植模塊。

LoRaWAN的使用可以實現(xiàn)遠距離覆蓋，非常適合大規(guī)模農(nóng)業(yè)操作或溫室，并且能耗低，使得使用太陽能作為主要能源成為可能。

該系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)(TTN)完全集成，這是一個公共和免費的LoRaWAN網(wǎng)絡，允許系統(tǒng)在不需要支付專有服務器的情況下進行擴展，同時也符合開放訪問和技術主權的原則。

米蓋爾,克拉洛雪茄煙。Aquí tienes la traducción字面意義上的所有 碎片交換器碎片交換器都有比例。

2. 項目中使用的元素

硬件組件

RAK11300 - WisBlock核心與LoRaWAN和RP2040微控制器

RAK11300是系統(tǒng)的核心。它是一個可編程模塊，集成：?RP2040微控制器(雙核ARM Cortex-M0+在133 MHz)。?LoRa SX1262收發(fā)器兼容LoRaWAN 1.0.3。?兼容WisBlock平臺：模塊化和可擴展的格式。

技術優(yōu)勢：?功耗低，是太陽能項目的理想選擇。?本地LoRaWAN遠程網(wǎng)絡能力(bbb10公里在開放領域)。?通用性：可與環(huán)境傳感器，土壤濕度，光，EC， pH等一起使用。

項目角色：該模塊作為傳感器節(jié)點的大腦，執(zhí)行收集環(huán)境數(shù)據(jù)的代碼，并通過LoRaWAN將其傳輸?shù)骄W(wǎng)關。

RAK19007-O - WisBlock基板

RAK19007-O是實現(xiàn)RAK11300模塊與WisBlock其他外設模塊對接的基礎板。

關鍵功能：?提供I2C、UART、analog、GPIO傳感器的連接接口。?集成了太陽能電池板和鋰離子電池的JST連接器。?包括復位按鈕和USB Type-C端口編程和調(diào)試。

在項目中的作用：作為結構和電氣連接基礎，使傳感器節(jié)點的組裝清潔，模塊化和堅固-非常適合農(nóng)業(yè)或實驗室環(huán)境。

RAK1906 -環(huán)境傳感器(BME680)

博世制造的多功能數(shù)字環(huán)境傳感器(型號BME680)，由RAKWireless安裝為RAK1906。?溫度(±1°C)?相對濕度(±3%)?氣壓(±1 hPa)?空氣質(zhì)量(IAQ)通過氣體阻力(檢測揮發(fā)性有機化合物)

連接：通過I2C總線(3.3 V和RAK5005-O的GND引腳)。

技術優(yōu)勢：?體積小。?精度高。?非常低的消耗(理想的間歇操作每幾分鐘)。

在項目中的作用：允許監(jiān)測水培作物所在的環(huán)境條件，檢測可能影響生長或產(chǎn)生冷凝或空氣不足等風險的不利條件。

RAK Edge網(wǎng)關Lite 2

充當LoRaWAN網(wǎng)關的設備，即接收LoRa節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包并將其轉發(fā)到云(在本例中為物聯(lián)網(wǎng))。

關鍵技術特點：?處理器：Raspberry Pi。LoRa調(diào)制解調(diào)器：Semtech SX1302(8路同步)。?連接：以太網(wǎng)和Wi-Fi。?外接LoRa天線，支持USB-C或PoE供電。?操作系統(tǒng)基于OpenWRT。

?作為網(wǎng)絡的中心點，接收來自節(jié)點的信號，并使其與TTN后端保持連接。?能夠同時管理數(shù)十個節(jié)點。?可位于栽培環(huán)境內(nèi)部或外部。

5?V / 3-5?W太陽能電池板+ 3.7?V鋰電池

自主、可持續(xù)的供電系統(tǒng)。?太陽能電池板：將太陽能轉化為電能，通過RAK5005-O的充電控制器為電池充電。?鋰離子電池：儲存能量并在夜間或陰天為系統(tǒng)供電。

建議規(guī)格：?5?V / 3-5?W面板，帶標準JST連接器。?2000-3000?毫安時電池，3.7?V鋰離子，具有保護。

在項目中的作用：確保節(jié)點可以在不需要固定電力基礎設施的情況下運行，符合可持續(xù)發(fā)展目標7(負擔得起的清潔能源)，并允許這些系統(tǒng)在偏遠或農(nóng)業(yè)地區(qū)實施。

其他輔助元件

?868 MHz LoRa天線：用于發(fā)送和接收LoRa數(shù)據(jù)。?USB Type-C電纜：編程和調(diào)試所必需的。?螺釘，IP65或3d打印外殼：節(jié)點的物理保護。?萬用表或測試儀：檢查面板和電池電壓。

3. 循序漸進的指導

步驟1:WisBlock節(jié)點物理組裝

此步驟包括正確組裝物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點組件，使其在物理上可操作并為編程做好準備。

詳細說明:

?將RAK11300模塊安裝到RAK19007-O基板上：

?小心地將模塊插入標有“Core”的40針連接器中。

?確保它完全插入和直。

?連接RAK1906傳感器：

?該傳感器插入基板上標有“IO”或“I2C”的端口之一。

?它卡在相應的插槽上。如果有固定螺釘，請將其擰緊，以提高穩(wěn)定性。

?連接LoRa天線：

?將868mhz天線固定在RAK11300連接器上。

?重要：請勿在未連接天線的情況下給節(jié)點上電。

?連接鋰離子電池(3.7?V)：

?將其連接到標記為“BAT”的基板上的JST連接器。

?驗證極性和電壓是否正確(通常在電池和數(shù)據(jù)表上注明)。

?連接太陽能電池板(可選，供自主使用)：

?將面板的電纜插入RAK5005-O上的JST“SOLAR”連接器。

?請使用兼容的5?V面板，以免損壞單板。

?驗證電源:

?當連接電池或USB時，電路板的LED閃爍。

?如果沒有，請檢查電池連接或電量。

?外殼組件(可選)：

?如果安裝在戶外，請使用ip65防水外殼。

步驟2：連接到電腦

此步驟是將程序上傳到節(jié)點并調(diào)試其運行所必需的。

詳細步驟:

?通過USB Type-C連接節(jié)點到計算機。

?如果操作系統(tǒng)無法自動檢測到RAK11300的COM口，請安裝CP210x或CDC USB驅動程序。

?在設備管理器(Windows)或Linux上的ls /dev/tty*中檢查端口是否正確顯示。

?沒有必要斷開電池來編程設備，但為了安全起見，可以這樣做。確保為天線和太陽能/電池電纜輸入留出空間。

步驟3:Arduino IDE環(huán)境設置

這一步準備您的開發(fā)環(huán)境，以便正確地對RAK11300模塊進行編程。

一步一步的指示:

?從Arduino .cc安裝Arduino IDE。

?打開菜單File > Preferences，并將以下URL添加到“Additional Board URLs”字段：

?進入Tools > Board > Board Manager，搜索“RAKwireless”，選擇“WisBlock RAK11300”。

?從庫管理器安裝以下庫：

?Adafruit BME680(傳感器)

?LoRaWAN ru3由RAKWireless (LoRa)提供

?WisBlock-API(通信和電源功能)

?重新啟動Arduino IDE以應用更改。

步驟4：上傳代碼

硬件連接和環(huán)境準備好后，此步驟允許您上傳將讀取傳感器并將數(shù)據(jù)發(fā)送到TTN的程序。

關鍵步驟:

?打開示例草圖或自定義代碼(例如我們準備的代碼)。

?在Tools b> Board中選擇“RAK11300 WisBlock”。

?在“Tools > Port”中選擇對應的COM端口。

?如果使用OTAA，請輸入設備密鑰(DevEUI、AppEUI、AppKey)。單擊Upload按鈕。

如果上傳成功，您將在控制臺中看到：

?打開115200波特的串口監(jiān)視器(Ctrl + Shift + M)，觀察傳感器數(shù)據(jù)和LoRa傳輸確認。

功能驗證

如果一切正常，每隔5分鐘，您將在串行監(jiān)視器中看到溫度，濕度，壓力和空氣質(zhì)量指數(shù)數(shù)據(jù)，以及確認LoRa傳輸?shù)南ⅰ?

節(jié)點在傳輸之間自動進入低功耗模式(深度睡眠)以節(jié)省能量，這在太陽能供電的操作中特別有用。

本文編譯自hackster.io