Bezdrátové měření půdní vlhkosti LoRaWAN pro přesné zavlažování a chytré zemědělství

Efektivní zavlažování by nemělo být založeno pouze na pevném časovém plánu. Farmy, skleníky, vinice, ovocné sady a plantáže potřebují aktuální údaje o půdě, aby bylo možné určit správný okamžik zavlažování a potřebné množství vody.

LoRaWAN senzor půdní vlhkosti měří množství vody v kořenové zóně rostlin a přenáší získaná data prostřednictvím bezdrátové sítě s dlouhým dosahem a nízkou spotřebou energie.

Tato technologie umožňuje monitorovat vzdálené a rozsáhlé zemědělské plochy bez pokládání komunikačních kabelů a bez instalace SIM karty do každého senzoru.

Společnost Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. vyvíjí zakázková zemědělská zařízení LoRa a LoRaWAN. Kompletní řešení OEM nebo ODM může zahrnovat půdní senzory, LoRaWAN gatewaye, dálkově ovládané ventily, IoT platformu, aplikace pro Android a iOS a integraci prostřednictvím API.

Co je LoRaWAN senzor půdní vlhkosti?

LoRaWAN senzor půdní vlhkosti je zemědělské IoT zařízení, které získává údaje o půdě a bezdrátově je odesílá do LoRaWAN gatewaye.

Podle zvoleného typu sondy může zařízení měřit:

• Objemový obsah vody;
• Teplotu půdy;
• Elektrickou vodivost;
• Salinitu půdy;
• Obsah dusíku, fosforu a draslíku;
• Teplotu a vlhkost okolního prostředí;
• Napětí baterie;
• Provozní stav a poruchy sondy.

Gateway přijímá datové pakety LoRaWAN a předává je síťovému serveru nebo IoT platformě prostřednictvím 4G, Ethernetu nebo Wi-Fi.

Typická architektura systému:

Půdní sonda → LoRaWAN terminál → LoRaWAN gateway → Síťový server → IoT platforma → Web, aplikace nebo API

Více senzorů může používat stejnou gateway. Skutečný dosah závisí na terénu, vegetaci, montážní výšce gatewaye, konstrukci antény, vysílacím výkonu a místních předpisech pro rádiové frekvence.

Proč používat LoRaWAN v zemědělství?

Bezdrátová komunikace na velkou vzdálenost

LoRaWAN je navržena pro přenos malých datových paketů na dlouhé vzdálenosti. Technologie je vhodná pro pole, pastviny, vinice, sady a plantáže, kde jsou měřicí body rozmístěny na rozsáhlém území.

Skutečný dosah musí být ověřen přímo v místě instalace. Kopce, stromy, budovy, mokrá vegetace a příliš nízko umístěná gateway mohou rádiové pokrytí zmenšit.

Nízká spotřeba energie

Zařízení může být po většinu provozní doby v úsporném režimu. V nakonfigurovaném intervalu se aktivuje, odečte hodnoty ze sondy, odešle data a znovu přejde do režimu spánku.

Tento způsob provozu pomáhá prodloužit životnost baterie. Pro vzdálené instalace může být integrováno také solární nabíjení.

Bez samostatné SIM karty v každém senzoru

Polní senzory komunikují se sdílenou LoRaWAN gatewayí. Každý měřicí bod proto obvykle nepotřebuje vlastní SIM kartu ani samostatný datový tarif.

Pokud gateway využívá 4G pro přenos dat na server, mobilní připojení potřebuje pouze gateway. To může snížit pravidelné náklady a zjednodušit správu rozsáhlé sítě.

Snadné rozšíření systému

Projekt může začít s několika měřicími body a následně být rozšířen o další senzory, gatewaye, ventily a zavlažovací zóny.

Zařízení lze v platformě rozdělit podle:

• Farmy;
• Pole nebo parcely;
• Druhu plodiny;
• Skleníku;
• Zavlažovací zóny;
• Zákazníka nebo distributora.

Hlavní možnosti použití

Zavlažování zemědělských plodin

Senzory instalované na reprezentativních místech mohou sledovat změny půdní vlhkosti před zavlažováním a po něm.

Pokud hodnota zůstává pod nastaveným limitem, platforma může odeslat upozornění. Zemědělec se tak nemusí spoléhat pouze na vizuální kontrolu nebo pevně nastavené časy zavlažování.

Ovocné sady a vinice

Stromy a vinná réva mohou mít rozdílné požadavky na vodu v závislosti na typu půdy, sklonu terénu, hloubce kořenů a intenzitě slunečního záření.

Síť senzorů LoRaWAN umožňuje porovnávat jednotlivé části pozemku a vytvářet samostatnou strategii zavlažování pro každou zónu.

Skleníky

Ve skleníku lze kombinovat měření půdní vlhkosti, teploty půdy, teploty vzduchu a relativní vlhkosti.

Shromážděné údaje mohou sloužit jako podklad pro rozhodování obsluhy nebo pro automatické zavlažovací algoritmy.

Pastviny a vzdálené farmy

Odlehlé zemědělské oblasti často nemají stabilní přívod elektřiny ani pevné internetové připojení.

Bateriové nebo solární senzory mohou pracovat společně s autonomní solární LoRaWAN gatewayí.

Parky a městská zeleň

Bezdrátové senzory lze instalovat také v parcích, zahradách, sportovních areálech, městské zeleni a projektech zahradní architektury.

Systém pomáhá odhalovat příliš suché oblasti, nadměrné zavlažování nebo poruchy v rozvodu vody.

Propojení s chytrým vodním ventilem LoRaWAN

Senzor poskytuje informace o půdě, zatímco chytrý vodní ventil LoRaWAN vykonává řídicí příkaz.

Pokud jsou obě zařízení připojena ke stejné platformě, systém může pracovat následujícím způsobem:

1. Senzor zjistí nízkou půdní vlhkost.
2. Platforma ověří, že hodnota zůstává pod nastaveným limitem.
3. Systém odešle příkaz k otevření ventilu příslušné zóny.
4. Zavlažování probíhá po stanovenou dobu.
5. Ventil se automaticky uzavře.
6. Senzor znovu změří půdní vlhkost.
7. Platforma uloží celý záznam o zavlažování.

Pro zvýšení spolehlivosti by automatizace měla zohledňovat také srážky, tlak vody, průtok, zpětnou vazbu ventilu a stav komunikace.

Jediná neobvyklá hodnota by neměla okamžitě spustit zavlažování bez dalšího ověření.

Typy sond pro integraci

Různé plodiny a druhy půdy mohou vyžadovat odlišné měřicí technologie. Sonda by proto neměla být vybírána pouze podle ceny.

Možné varianty integrace:

• Kapacitní sonda půdní vlhkosti;
• Sonda FDR;
• Sonda TDR;
• Kombinovaný senzor vlhkosti a teploty;
• Sonda vlhkosti, teploty a elektrické vodivosti;
• Víceúrovňová sonda pro různé hloubky půdy;
• Zemědělský senzor RS485 Modbus;
• Sonda s analogovým výstupem;
• Environmentální senzor kompatibilní s SDI-12.

Rozsah měření, přesnost a způsob kalibrace závisí na složení a salinitě půdy, instalační hloubce a požadavcích projektu.

Přizpůsobitelné technické parametry

Následující specifikace představují možnosti zakázkového vývoje, nikoli pevné parametry jediného standardního modelu.

Konečné parametry musí být potvrzeny po výběru sondy, intervalu odesílání a provozního prostředí.

IoT platforma a správa dat

Kompletní platforma pro zemědělské monitorování může poskytovat:

• Aktuální hodnoty půdní vlhkosti;
• Historické záznamy a grafy;
• Správu polí a zavlažovacích zón;
• Minimální a maximální limity;
• Upozornění na slabou baterii;
• Alarm odpojeného zařízení;
• Sledování stavu gatewayí;
• Záznamy o kalibraci;
• Správu uživatelů a oprávnění;
• Přístup z webového prohlížeče a mobilní aplikace;
• Export dat;
• Vícejazyčné uživatelské rozhraní;
• API pro externí systémy;
• Vzdálenou konfiguraci;
• Automatická pravidla pro ovládání ventilů.

Platforma lora8 může v jednom rozhraní spojovat data ze senzorů, stav gatewayí, alarmy a zařízení dálkového ovládání.

Zařízení lze také připojit k vlastnímu LoRaWAN serveru nebo zemědělskému systému zákazníka.

Plánování pokrytí gatewayí

Umístění gatewaye přímo ovlivňuje stabilitu komunikace.

Pokud je to možné, gateway by měla být instalována:

• Nad plodinami a okolní vegetací;
• Mimo blízkost velkých kovových konstrukcí;
• Na místě s dobrými podmínkami šíření signálu;
• V krytu vhodném pro venkovní použití;
• V místě s přístupem k 4G, Ethernetu nebo Wi-Fi;
• S ochranou proti blesku a přepětí.

Rozsáhlé farmy mohou vyžadovat více gatewayí. Částečně překrývající se pokrytí může omezit hluchá místa a zvýšit dostupnost systému.

Před hromadnou instalací doporučujeme provést pilotní zkoušku s plánovanou anténou, frekvencí, výškou instalace a intervalem přenosu.

Přesnost a správná instalace senzoru

LoRaWAN zajišťuje přenos dat, ale neurčuje přesnost měření.

Kvalita výsledků závisí především na sondě, kalibraci, stavu půdy a způsobu instalace.

Pro získání spolehlivých údajů:

1. Vyberte sondu vhodnou pro daný typ půdy.
2. Nainstalujte ji do skutečné hloubky kořenové zóny.
3. Zajistěte dobrý kontakt sondy s půdou.
4. Zabraňte vzniku vzduchových mezer kolem měřicí části.
5. Neumísťujte všechny senzory přímo vedle vývodů vody.
6. Porovnejte počáteční údaje s referenčním měřením.
7. Po přemístění do výrazně odlišné půdy proveďte novou kalibraci.
8. Chraňte kabely a konektory před zemědělskými stroji a zvířaty.

Jeden senzor nemusí reprezentovat podmínky celého pole. Rozsáhlé nebo nestejnorodé plochy by měly být rozděleny podle typu půdy, nadmořské výšky, plodiny a způsobu zavlažování.

OEM vývoj zemědělských senzorů LoRaWAN

Jinshengchang může přizpůsobit kompletní měřicí zařízení, nikoli pouze dodat komunikační modul.

Služby OEM a ODM mohou zahrnovat:

• Výběr a integraci měřicí sondy;
• Návrh desky plošných spojů LoRaWAN;
• Vývoj firmwaru s nízkou spotřebou;
• Vlastní formát uplink dat;
• Downlink příkazy pro vzdálenou konfiguraci;
• Nastavení regionálních frekvenčních pásem;
• Návrh bateriového a solárního napájení;
• Vývoj voděodolného krytu;
• Vlastní logo, štítek a obal;
• Výběr a plánování gatewayí;
• Integraci s cloudovou platformou;
• Podporu aplikací pro Android a iOS;
• Integraci MQTT, HTTP a API;
• Výrobu prototypů;
• Testování v terénu;
• Sériovou výrobu.

Zakázkový vývoj firmwaru LoRaWAN může podporovat také adaptivní intervaly přenosu.

Zařízení může například odesílat data méně často, pokud jsou půdní podmínky stabilní, a zvýšit četnost přenosu při rychlé změně vlhkosti.

Informace potřebné pro cenovou nabídku

Před přípravou technického řešení je vhodné uvést:

1. Jaká plodina nebo aplikace bude monitorována?
2. Které parametry je nutné měřit?
3. V jaké hloubce má měření probíhat?
4. Kolik monitorovacích bodů projekt potřebuje?
5. Jaká je rozloha a topografie oblasti?
6. Které frekvenční pásmo LoRaWAN je povoleno v cílové zemi?
7. Jak často mají senzory odesílat data?
8. Je požadováno bateriové nebo solární napájení?
9. Má systém automaticky ovládat ventily?
10. Bude použita platforma lora8, nebo vlastní server?
11. Je požadován vlastní kryt, protokol, logo nebo obal?

Tyto informace pomohou určit typ sondy, kapacitu baterie, počet gatewayí a parametry komunikace.

Proč zvolit Jinshengchang Technology?

Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. má zkušenosti s vývojem GPS zařízení, komunikace LoRa, vestavěného hardwaru, nízkoenergetického firmwaru a IoT platforem.

Vývojové možnosti zahrnují:

• Terminály LoRa a LoRaWAN;
• Integraci zemědělských senzorů;
• Dálkové ovládání zavlažovacích ventilů;
• Vnitřní a venkovní gatewaye LoRaWAN;
• Bateriová a solárně napájená zařízení;
• Vývoj firmwaru v jazyce C;
• Webové platformy a mobilní aplikace;
• Integraci prostřednictvím API;
• Nasazení na soukromém serveru;
• OEM a ODM výrobu;
• Technickou a poprodejní podporu.

Tento integrovaný přístup je vhodný pro zákazníky, kteří potřebují kompletní systém chytrého zemědělství, nikoli pouze samostatnou měřicí sondu.

Závěr

LoRaWAN senzor půdní vlhkosti poskytuje důležité informace pro přesné zavlažování polí, skleníků, vinic, sadů, plantáží a městských zelených ploch.

Spolehlivost řešení závisí na vhodné sondě, správné instalaci, stabilním pokrytí LoRaWAN a promyšlených automatizačních pravidlech.

Propojení půdních senzorů, ventilů LoRaWAN, gatewayí a centrální platformy umožňuje změnit jednotlivá měření v komplexní systém hospodaření s vodou.

Pro vývoj OEM senzoru LoRaWAN, gatewaye nebo zakázkového systému automatického zavlažování kontaktujte společnost Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.

Kontaktní údaje

Společnost: Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.
Kontaktní osoba: Wang Tao
E-mail: 397017470@qq.com
WhatsApp: +86 134 8088 1974
Telefon: +86 134 8088 1974 / +86 177 2242 0256
Webové stránky: www.lora8.net
Adresa: Místnost 305, Ailian Chuangzhao Plaza, obvod Longgang, Shenzhen, Guangdong, Čína.