Ασύρματη Παρακολούθηση Εδάφους LoRaWAN για Έξυπνη Γεωργία και Αυτόματη Άρδευση

Η αποδοτική άρδευση δεν πρέπει να βασίζεται αποκλειστικά σε ένα σταθερό χρονοδιάγραμμα. Οι γεωργικές εκμεταλλεύσεις, τα θερμοκήπια, οι αμπελώνες, οι οπωρώνες και οι φυτείες χρειάζονται πραγματικά δεδομένα από το έδαφος, ώστε να προσδιορίζεται πότε απαιτείται πότισμα και πόσο νερό πρέπει να χρησιμοποιηθεί.

Ένας αισθητήρας υγρασίας εδάφους LoRaWAN μετρά την υγρασία γύρω από το ριζικό σύστημα των φυτών και μεταδίδει τα δεδομένα μέσω ενός ασύρματου δικτύου μεγάλης εμβέλειας και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας.

Με αυτήν την τεχνολογία μπορούν να παρακολουθούνται απομακρυσμένα αγροτεμάχια χωρίς καλώδια επικοινωνίας και χωρίς ξεχωριστή κάρτα SIM σε κάθε αισθητήρα.

Η Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. αναπτύσσει προσαρμοσμένες γεωργικές συσκευές LoRa και LoRaWAN. Μια ολοκληρωμένη λύση OEM ή ODM μπορεί να περιλαμβάνει αισθητήρες εδάφους, gateways LoRaWAN, βαλβίδες άρδευσης, πλατφόρμα IoT, εφαρμογές Android και iOS και διασύνδεση API.

Τι είναι ο αισθητήρας υγρασίας εδάφους LoRaWAN;

Ο αισθητήρας υγρασίας εδάφους LoRaWAN είναι μια γεωργική συσκευή IoT που συλλέγει δεδομένα από το έδαφος και τα μεταδίδει σε ένα gateway μέσω του δικτύου LoRaWAN.

Ανάλογα με τον επιλεγμένο αισθητήρα ή ανιχνευτή, η συσκευή μπορεί να μετρά:

• Ογκομετρική περιεκτικότητα νερού
• Θερμοκρασία εδάφους
• Ηλεκτρική αγωγιμότητα
• Αλατότητα εδάφους
• Άζωτο, φώσφορο και κάλιο
• Θερμοκρασία και υγρασία περιβάλλοντος
• Τάση μπαταρίας
• Κατάσταση λειτουργίας και βλάβη του αισθητήρα

Το gateway λαμβάνει τα πακέτα δεδομένων LoRaWAN και τα προωθεί σε έναν διακομιστή δικτύου ή σε μια πλατφόρμα IoT μέσω 4G, Ethernet ή Wi-Fi.

Μια τυπική αρχιτεκτονική συστήματος είναι:

Αισθητήρας εδάφους → Τερματικό LoRaWAN → Gateway LoRaWAN → Διακομιστής δικτύου → Πλατφόρμα IoT → Web, εφαρμογή ή API

Πολλοί αισθητήρες μπορούν να χρησιμοποιούν το ίδιο gateway. Η πραγματική εμβέλεια εξαρτάται από το ανάγλυφο, τη βλάστηση, το ύψος εγκατάστασης, τον σχεδιασμό της κεραίας, την ισχύ εκπομπής και τους τοπικούς κανονισμούς ραδιοσυχνοτήτων.

Γιατί να χρησιμοποιήσετε LoRaWAN στη γεωργία;

Ασύρματη επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας

Το LoRaWAN είναι σχεδιασμένο για τη μετάδοση μικρών πακέτων δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις. Είναι κατάλληλο για χωράφια, βοσκοτόπους, αμπελώνες, οπωρώνες και φυτείες όπου τα σημεία μέτρησης βρίσκονται μακριά μεταξύ τους.

Η πραγματική απόσταση επικοινωνίας πρέπει να επιβεβαιώνεται με δοκιμή στον χώρο εγκατάστασης. Λόφοι, δέντρα, κτίρια, υγρή βλάστηση και χαμηλή τοποθέτηση του gateway μπορούν να μειώσουν την κάλυψη.

Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας

Η συσκευή μπορεί να παραμένει σε κατάσταση αναμονής για το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου. Ενεργοποιείται σύμφωνα με το προγραμματισμένο διάστημα, διαβάζει τον αισθητήρα, μεταδίδει τα δεδομένα και επιστρέφει σε κατάσταση χαμηλής κατανάλωσης.

Αυτός ο τρόπος λειτουργίας μπορεί να παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για απομακρυσμένες εγκαταστάσεις μπορεί επίσης να ενσωματωθεί ηλιακό πάνελ.

Χωρίς ξεχωριστή κάρτα SIM για κάθε αισθητήρα

Οι αισθητήρες επικοινωνούν με ένα κοινόχρηστο gateway LoRaWAN. Συνεπώς, κάθε σημείο μέτρησης δεν χρειάζεται συνήθως τη δική του κάρτα SIM ή ξεχωριστό πρόγραμμα δεδομένων.

Εάν το gateway χρησιμοποιεί σύνδεση 4G για την αποστολή των δεδομένων στον διακομιστή, μόνο το gateway χρειάζεται κάρτα δεδομένων. Αυτό μπορεί να μειώσει το λειτουργικό κόστος και να απλοποιήσει τη διαχείριση ενός μεγάλου δικτύου.

Εύκολη επέκταση του συστήματος

Ένα έργο μπορεί να ξεκινήσει με λίγα σημεία μέτρησης και αργότερα να επεκταθεί με νέους αισθητήρες, gateways, βαλβίδες και ζώνες άρδευσης.

Στην πλατφόρμα, οι συσκευές μπορούν να οργανωθούν ανά:

• Αγρόκτημα
• Αγροτεμάχιο
• Καλλιέργεια
• Θερμοκήπιο
• Ζώνη άρδευσης
• Πελάτη ή διανομέα

Βασικές εφαρμογές

Άρδευση γεωργικών καλλιεργειών

Οι αισθητήρες που εγκαθίστανται σε αντιπροσωπευτικά σημεία μπορούν να καταγράφουν τις μεταβολές της υγρασίας πριν και μετά την άρδευση.

Όταν η τιμή παραμένει κάτω από ένα καθορισμένο όριο, η πλατφόρμα μπορεί να στείλει ειδοποίηση στον διαχειριστή. Έτσι μειώνεται η εξάρτηση από τον οπτικό έλεγχο και τα σταθερά προγράμματα ποτίσματος.

Οπωρώνες και αμπελώνες

Τα οπωροφόρα δέντρα και τα αμπέλια μπορεί να έχουν διαφορετικές ανάγκες σε νερό ανάλογα με τον τύπο του εδάφους, την κλίση, το βάθος των ριζών και την έκθεση στον ήλιο.

Ένα δίκτυο αισθητήρων LoRaWAN επιτρέπει τη σύγκριση διαφορετικών ζωνών και την εφαρμογή ειδικής στρατηγικής άρδευσης σε κάθε περιοχή.

Θερμοκήπια

Σε ένα θερμοκήπιο μπορούν να συνδυαστούν μετρήσεις υγρασίας εδάφους, θερμοκρασίας εδάφους, θερμοκρασίας αέρα και σχετικής υγρασίας.

Τα δεδομένα μπορούν να βοηθούν τον χειριστή στη λήψη αποφάσεων ή να χρησιμοποιούνται από αυτόματους κανόνες άρδευσης.

Βοσκότοποι και απομακρυσμένα αγροκτήματα

Πολλές απομακρυσμένες γεωργικές περιοχές δεν διαθέτουν σταθερή παροχή ηλεκτρικής ενέργειας ή ενσύρματη σύνδεση στο διαδίκτυο.

Οι αισθητήρες με μπαταρία ή ηλιακή τροφοδοσία μπορούν να λειτουργούν μαζί με ένα αυτόνομο ηλιακό gateway LoRaWAN.

Πάρκα και αστικοί χώροι πρασίνου

Οι ασύρματοι αισθητήρες μπορούν επίσης να εγκατασταθούν σε πάρκα, κήπους, αθλητικές εγκαταστάσεις, δημοτικούς χώρους πρασίνου και έργα διαμόρφωσης τοπίου.

Το σύστημα βοηθά στον εντοπισμό υπερβολικά ξηρών περιοχών, υπερβολικού ποτίσματος ή πιθανών προβλημάτων στο δίκτυο διανομής νερού.

Σύνδεση με έξυπνη βαλβίδα νερού LoRaWAN

Ο αισθητήρας παρέχει τα δεδομένα του εδάφους, ενώ μια έξυπνη βαλβίδα νερού LoRaWAN εκτελεί την εντολή ελέγχου.

Όταν και οι δύο συσκευές είναι συνδεδεμένες στην ίδια πλατφόρμα, η διαδικασία μπορεί να λειτουργεί ως εξής:

1. Ο αισθητήρας ανιχνεύει χαμηλή υγρασία εδάφους.
2. Η πλατφόρμα επιβεβαιώνει ότι η τιμή παραμένει κάτω από το καθορισμένο όριο.
3. Το σύστημα στέλνει εντολή ανοίγματος στη βαλβίδα της συγκεκριμένης ζώνης.
4. Η άρδευση λειτουργεί για το προγραμματισμένο χρονικό διάστημα.
5. Η βαλβίδα κλείνει αυτόματα.
6. Ο αισθητήρας μετρά ξανά την υγρασία.
7. Η πλατφόρμα καταγράφει ολόκληρο το συμβάν άρδευσης.

Για μεγαλύτερη αξιοπιστία, ο αυτοματισμός πρέπει επίσης να λαμβάνει υπόψη τη βροχόπτωση, την πίεση και τη ροή του νερού, την απόκριση της βαλβίδας και την κατάσταση επικοινωνίας.

Μια μεμονωμένη ασυνήθιστη μέτρηση δεν πρέπει να ενεργοποιεί άμεσα το πότισμα χωρίς πρόσθετη επιβεβαίωση.

Τύποι αισθητήρων που μπορούν να ενσωματωθούν

Διαφορετικές καλλιέργειες και τύποι εδάφους μπορεί να απαιτούν διαφορετικές τεχνολογίες μέτρησης. Η επιλογή δεν πρέπει να βασίζεται μόνο στην τιμή.

Οι διαθέσιμες επιλογές ενσωμάτωσης μπορούν να περιλαμβάνουν:

• Χωρητικό αισθητήρα υγρασίας εδάφους
• Αισθητήρα FDR
• Αισθητήρα TDR
• Συνδυασμένο αισθητήρα υγρασίας και θερμοκρασίας
• Αισθητήρα υγρασίας, θερμοκρασίας και ηλεκτρικής αγωγιμότητας
• Αισθητήρα μέτρησης σε πολλαπλά βάθη
• Γεωργικό αισθητήρα RS485 Modbus
• Αισθητήρα με αναλογική έξοδο
• Περιβαλλοντικό αισθητήρα συμβατό με SDI-12

Το εύρος μέτρησης, η ακρίβεια και η μέθοδος βαθμονόμησης εξαρτώνται από τη σύσταση και την αλατότητα του εδάφους, το βάθος εγκατάστασης και τις απαιτήσεις του έργου.

Προσαρμόσιμες τεχνικές προδιαγραφές

Οι παρακάτω προδιαγραφές αποτελούν επιλογές προσαρμογής και όχι σταθερές παραμέτρους ενός συγκεκριμένου μοντέλου.

Οι τελικές προδιαγραφές πρέπει να επιβεβαιωθούν μετά την επιλογή του αισθητήρα, του διαστήματος μετάδοσης και των συνθηκών εγκατάστασης.

Πλατφόρμα IoT και διαχείριση δεδομένων

Μια ολοκληρωμένη πλατφόρμα γεωργικής παρακολούθησης μπορεί να παρέχει:

• Τρέχουσες μετρήσεις υγρασίας
• Ιστορικά δεδομένα και γραφήματα
• Διαχείριση αγροτεμαχίων και ζωνών άρδευσης
• Κατώτατα και ανώτατα όρια ειδοποιήσεων
• Ειδοποίηση χαμηλής μπαταρίας
• Συναγερμό συσκευής εκτός σύνδεσης
• Παρακολούθηση κατάστασης gateways
• Αρχεία βαθμονόμησης
• Διαχείριση χρηστών και δικαιωμάτων
• Πρόσβαση μέσω Web και εφαρμογής
• Εξαγωγή δεδομένων
• Πολυγλωσσικό περιβάλλον
• API για εξωτερικά συστήματα
• Απομακρυσμένη ρύθμιση παραμέτρων
• Αυτόματους κανόνες ελέγχου βαλβίδων

Η πλατφόρμα lora8 μπορεί να συνδυάζει δεδομένα αισθητήρων, κατάσταση gateways, ειδοποιήσεις και συσκευές απομακρυσμένου ελέγχου σε μία διεπαφή.

Ο εξοπλισμός μπορεί επίσης να συνδεθεί με τον ιδιωτικό διακομιστή LoRaWAN ή την υπάρχουσα γεωργική πλατφόρμα του πελάτη.

Σχεδιασμός κάλυψης gateway

Η θέση του gateway επηρεάζει άμεσα τη σταθερότητα της επικοινωνίας.

Όπου είναι δυνατόν, το gateway πρέπει να εγκαθίσταται:

• Πάνω από τις καλλιέργειες και τη βλάστηση
• Μακριά από μεγάλες μεταλλικές κατασκευές
• Σε σημείο με καλή διάδοση ραδιοσήματος
• Σε κατάλληλο εξωτερικό περίβλημα
• Σε θέση με πρόσβαση σε 4G, Ethernet ή Wi-Fi
• Με προστασία από κεραυνούς και υπέρταση

Τα μεγάλα αγροκτήματα μπορεί να χρειάζονται περισσότερα gateways. Η μερική επικάλυψη κάλυψης βοηθά στη μείωση των τυφλών σημείων και αυξάνει τη διαθεσιμότητα του συστήματος.

Πριν από τη μαζική εγκατάσταση πρέπει να πραγματοποιείται πιλοτική δοκιμή με την πραγματική κεραία, συχνότητα, ύψος εγκατάστασης και διάστημα μετάδοσης.

Ακρίβεια και σωστή εγκατάσταση

Το LoRaWAN είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση των δεδομένων, αλλά δεν καθορίζει την ακρίβεια της μέτρησης.

Η ποιότητα των δεδομένων εξαρτάται κυρίως από τον αισθητήρα, τη βαθμονόμηση, τις συνθήκες του εδάφους και τη μέθοδο εγκατάστασης.

Για αξιόπιστα αποτελέσματα:

1. Επιλέξτε αισθητήρα κατάλληλο για τον τύπο του εδάφους.
2. Εγκαταστήστε τον στο πραγματικό βάθος των ριζών.
3. Εξασφαλίστε καλή επαφή μεταξύ αισθητήρα και εδάφους.
4. Αποφύγετε κενά αέρα γύρω από την περιοχή μέτρησης.
5. Μην τοποθετείτε όλους τους αισθητήρες δίπλα στις εξόδους νερού.
6. Συγκρίνετε τις αρχικές τιμές με μια μέτρηση αναφοράς.
7. Πραγματοποιήστε νέα βαθμονόμηση όταν ο αισθητήρας μεταφερθεί σε πολύ διαφορετικό έδαφος.
8. Προστατέψτε τα καλώδια και τις συνδέσεις από μηχανήματα και ζώα.

Ένας μόνο αισθητήρας μπορεί να μην αντιπροσωπεύει ολόκληρο το αγρόκτημα. Οι μεγάλες ή ανομοιόμορφες εκτάσεις πρέπει να χωρίζονται σε ζώνες ανάλογα με τον τύπο εδάφους, το υψόμετρο, την καλλιέργεια και το σύστημα άρδευσης.

OEM ανάπτυξη γεωργικών αισθητήρων LoRaWAN

Η Jinshengchang μπορεί να προσαρμόσει ολόκληρο το τερματικό μέτρησης και όχι μόνο να προμηθεύσει μια μονάδα επικοινωνίας.

Οι υπηρεσίες OEM και ODM μπορούν να περιλαμβάνουν:

• Επιλογή και ενσωμάτωση αισθητήρα
• Σχεδιασμό πλακέτας PCB LoRaWAN
• Ανάπτυξη firmware χαμηλής κατανάλωσης
• Προσαρμοσμένη μορφή δεδομένων uplink
• Εντολές downlink για απομακρυσμένη ρύθμιση
• Διαμόρφωση περιφερειακών συχνοτήτων
• Σχεδιασμό μπαταρίας και ηλιακής φόρτισης
• Ανάπτυξη αδιάβροχου περιβλήματος
• Προσαρμοσμένο λογότυπο και ετικέτα
• Προσαρμοσμένη συσκευασία
• Επιλογή και σχεδιασμό εγκατάστασης gateways
• Ενσωμάτωση πλατφόρμας cloud
• Εφαρμογές Android και iOS
• Διασύνδεση μέσω MQTT, HTTP και API
• Κατασκευή πρωτοτύπων
• Δοκιμές πεδίου
• Μαζική παραγωγή

Η προσαρμοσμένη ανάπτυξη firmware LoRaWAN μπορεί επίσης να υποστηρίζει προσαρμοζόμενα διαστήματα μετάδοσης.

Για παράδειγμα, η συσκευή μπορεί να μεταδίδει λιγότερο συχνά όταν οι συνθήκες του εδάφους παραμένουν σταθερές και να αυξάνει τη συχνότητα όταν εντοπίζεται γρήγορη μεταβολή της υγρασίας.

Πληροφορίες που απαιτούνται για προσφορά

Για την προετοιμασία μιας τεχνικής πρότασης, είναι χρήσιμο να προσδιοριστούν τα εξής:

1. Ποια καλλιέργεια ή εφαρμογή θα παρακολουθείται;
2. Ποιες παράμετροι πρέπει να μετρώνται;
3. Σε ποιο βάθος πρέπει να γίνεται η μέτρηση;
4. Πόσα σημεία παρακολούθησης απαιτούνται;
5. Ποια είναι η έκταση και η μορφολογία της περιοχής;
6. Ποια συχνότητα LoRaWAN επιτρέπεται στη χώρα;
7. Πόσο συχνά πρέπει να αποστέλλονται τα δεδομένα;
8. Απαιτείται μπαταρία ή ηλιακή τροφοδοσία;
9. Χρειάζεται αυτόματος έλεγχος βαλβίδων;
10. Θα χρησιμοποιηθεί η πλατφόρμα lora8 ή ιδιωτικός διακομιστής;
11. Απαιτούνται προσαρμοσμένο περίβλημα, πρωτόκολλο, λογότυπο ή συσκευασία;

Αυτές οι πληροφορίες βοηθούν στην επιλογή του αισθητήρα, στον υπολογισμό της μπαταρίας, στον καθορισμό του αριθμού των gateways και στη διαμόρφωση της επικοινωνίας.

Γιατί να επιλέξετε την Jinshengchang Technology;

Η Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. διαθέτει εμπειρία στην ανάπτυξη GPS, την επικοινωνία LoRa, το ενσωματωμένο υλικό, το firmware χαμηλής κατανάλωσης και τις πλατφόρμες IoT.

Οι δυνατότητές της περιλαμβάνουν:

• Ανάπτυξη τερματικών LoRa και LoRaWAN
• Ενσωμάτωση γεωργικών αισθητήρων
• Απομακρυσμένο έλεγχο βαλβίδων άρδευσης
• Gateways LoRaWAN εσωτερικού και εξωτερικού χώρου
• Συσκευές με μπαταρία και ηλιακή ενέργεια
• Ανάπτυξη firmware σε γλώσσα C
• Διαδικτυακές πλατφόρμες και εφαρμογές κινητών
• Ενσωμάτωση API
• Εγκατάσταση σε ιδιωτικό διακομιστή
• Παραγωγή OEM και ODM
• Τεχνική υποστήριξη και εξυπηρέτηση μετά την πώληση

Η ολοκληρωμένη αυτή προσέγγιση είναι κατάλληλη για πελάτες που χρειάζονται ένα πλήρες σύστημα έξυπνης γεωργίας και όχι μόνο έναν ανεξάρτητο αισθητήρα.

Συμπέρασμα

Ένας αισθητήρας υγρασίας εδάφους LoRaWAN μπορεί να παρέχει σημαντικά δεδομένα για την έξυπνη άρδευση χωραφιών, θερμοκηπίων, αμπελώνων, οπωρώνων, φυτειών και δημοτικών χώρων πρασίνου.

Η αξιοπιστία της λύσης εξαρτάται από τον κατάλληλο αισθητήρα, τη σωστή εγκατάσταση, τη σταθερή κάλυψη LoRaWAN και τους προσεκτικά σχεδιασμένους κανόνες αυτοματισμού.

Η σύνδεση αισθητήρων εδάφους, βαλβίδων LoRaWAN, gateways και μιας κεντρικής πλατφόρμας μετατρέπει τις μεμονωμένες μετρήσεις σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα διαχείρισης νερού.

Για την ανάπτυξη ενός OEM αισθητήρα LoRaWAN, ενός gateway ή ενός προσαρμοσμένου συστήματος αυτόματης άρδευσης, επικοινωνήστε με τη Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.

Στοιχεία επικοινωνίας

Εταιρεία: Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.
Υπεύθυνος επικοινωνίας: Wang Tao
Email: 397017470@qq.com
WhatsApp: +86 134 8088 1974
Τηλέφωνο: +86 134 8088 1974 / +86 177 2242 0256
Ιστότοπος: www.lora8.net
Διεύθυνση: Γραφείο 305, Ailian Chuangzhao Plaza, περιοχή Longgang, Shenzhen, Guangdong, Κίνα.