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):

Картинка .png

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):

Картинка .png

IV. Реализация кода (пример Arduino)

1. Сбор и передача данных

Картинка .png

Картинка .png

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.