首页 应用案例设施园艺正文

基于LoRa技术的果园物联网系统

0、前言

随着物联网在工业、农业、交通和日常生活等方面的应用加速,作为农业物联网技术应用的果园物联网也迅速发展。果园物联网利用传感器采集果园温湿度、CO2浓度、pH值、光照度等参数,为果园作物提供一个良好的生长环境,也为科学管理果园提供完备的数据支持,进一步达到降低成本、提高产量和品质、增加经济效益的目的。

目前,常用的ZigBee、GPRS、WiFi等无线通信技术除了传输距离短,还存在着功耗大、抗干扰性弱、绕射性差、成本高等缺陷。根据实际需求,本文采用LoRa技术构建一个果园物联网系统,以STM32F401高性能芯片为核心,监测温湿度等参数。经测试可以满足高精度、低功耗、高穿透性的要求,提高了系统的稳定性。

1、系统方案设计

因为果园距离远、面积大、地形复杂,所以本文使用 STM32F401 芯片和 LoRa 芯片 SX1276,用以传送传感器采集到的采集温湿度、CO2 浓度等数据信息到管理中心,管理中心对相关信息进行管理分析,作为调控参数的基础。

本文设计的基于 LoRa 技术的果园物联网系统方框图如图 1 所示。

a.jpg

图 1 使用 LoRa 技术的果园物联网系统方框图

LoRa 技术以及模块的选用如下 :

(1)LoRa 介绍
LoRa 是一种新型的无线通信技术,英文全称是 Long Range。它基于线性扩频调制技术,具有通信距离远(15 km以上)、功耗低(电池可使用 10 年以上)、高链路预算(高达 157 dB)等优点。LoRa解决了传统无线通信技术无法同时兼顾通信距离和功耗的难题,具有广泛的应用前景。LoRa技术关键特性和优势见表 1 所列。

表 1 LoRa 关键特性和优点

b.jpg

(2)LoRa 模块

LoRa 模块选取 semtech 公司的基于 SSC 技术、采用SX1276 芯片的低功耗远距离收发器。它通过 SPI 方式数据传送 ,使模块的灵敏度超过 -148 dBm,射频功率放大器达到 20 dBm,高灵敏度、高射频功率和低至 9.9 mA 的接收电流的完美结合使链路预算也达到了行业领先水平,满足了超长距离传输和可靠性高的使用要求 。

(3)微处理器

该系统选用 STM32F401 微处理器为系统控制核心,它是基于 STM32F401 系列 ARM ® Cortex-M4,是 ST32 位最小系统,其功耗低,工作电流仅为 137 μA,工作频率性能达到84 MHz,105 DMIPS。同时该微处理器该还带有 FPU 浮点单元(USB OTG、I 2 S、I 2 C、SPI)和 DSP 数字信号处理功能,多通道 ADC 和 16/32 位计时器,芯片工作电压 1.7 ~ 3.6 V,集成功能丰富,使其在同级产品中较为优秀,有较为广泛的应用领域 。

(4)温湿度传感器

本系统中温湿度传感器选用 DHT11。DHT11 利用特有的采集技术和温湿度传感技术模块,供电电压最大为 5.5 V,供电电流极低,温测量最高 50 ℃,最低 0 ℃,误差 2 ℃,湿度测量最大 90%RH,最小 20%RH,误差 5%RH,采样周期较短,具有较好的可靠性和稳定性 。

(5)CO 2 传感器

CO 2 传感器主要用于果园 CO 2浓度采集,本文采用MQ-2 传感器。

2、系统软件设计

本文系统是一个典型的多传感器果园物联网系统,须采用多传感器数据融合技术才可以更有效地进行分类识别决策,并且采用模糊算法进行数据融合。系统的主程序流程如图 2 所示。

c.jpg

图 2 系统主程序流程

3、系统测试和结果

系统软硬件配置完成后,在果园物联网模型中进行测试。本文选取早晨、中午、夜晚 3 个时间点,每个时间点选取3 组温湿度数据。3 个时间点 9 组测试数据见表 2 所列。

由实验数据可知,传感器采集和人工测量的温湿度数据基本一致,系统达到预期设计要求。

d.jpg

表 2 果园物联网系统实验数据

4 结 语

本文系统应用 LoRa技术,以STM32F401为主控芯片,采集传输果园监测点的相关数据。测试结果表明,该系统具有结构简单、传输距离远、功耗低等优点,满足了果园面积达、距离远、低功耗、高穿透性的要求,同时具有成本低廉、便于维护等特点 ,可以有效提升果园种植水平和经济效益。

我们致力于为三农(农业、农村、农民)提供专业物联网解决方案,同时也提供应用软件、微信小程序、手机App、企业网站的开发和跨境电商建站、网络营销等服务,站长微信号(mywit_net),添加后备注“黎辉物联网”,如有相关需求也可通过电子邮件(12tc@sina.cn)与我们取得联系

本站内容均来自互联网,如有涉及到侵权行为,请你及时与站长联系删除!

本文链接:https://kumb.cn/3550.html

发表评论

评论列表(0人评论 , 162人围观)
☹还没有评论,来说两句吧...