LoRaWan+NB-IOT

Με το νέο υλικολογισμικό 2.3.1(150), οι LoRaWan, NB-IOT και άλλοι εξωτερικοί αισθητήρες μπορούν πλέον να ενσωματωθούν.

Ωστόσο, η προϋπόθεση είναι να παραδώσουν τα δεδομένα του αισθητήρα τους σε έναν μεσίτη MQTT, OpenSprinkler μπορεί στη συνέχεια να εγγραφεί σε αυτό ως δεδομένα αισθητήρα.

Ο αισθητήρας είναι ενσωματωμένος με το "θέμα" του και ένα φίλτρο κειμένου/JSON. Ο ελεγκτής άρδευσης μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιήσει αυτήν την τιμή.

Πώς λειτουργεί:

Οι αισθητήρες LoRa WAN τοποθετούνται στην ακτίνα ενός LoRa WAN hub, ανάλογα με την έκδοση, με εμβέλεια έως και 10 km. Το LoRa WAN hub, που ονομάζεται επίσης πύλη, το χειρίζεστε μόνοι σας και το συνδέετε στο δίκτυό σας
Οι αισθητήρες NB-IoT είναι ενσωματωμένοι μέσω της πύλης παρόχου. Δεδομένου ότι το NB-IoT λειτουργεί μέσω του κυψελοειδούς δικτύου, ο αισθητήρας μπορεί να βρίσκεται οπουδήποτε - με την προϋπόθεση ότι υπάρχει λήψη.
Στην πύλη ή στην πύλη παρόχου, ενεργοποιήστε τη λειτουργία MQTT και χρησιμοποιήστε την για να εξαγάγετε τα δεδομένα του αισθητήρα. Ανάλογα με την έκδοση, μπορεί να είναι απαραίτητη περαιτέρω εφαρμογή με ένα εργαλείο διαχείρισης IoT όπως το ChirpStack, το οποίο μετατρέπει τα «γυμνά» δεδομένα του αισθητήρα σε αξιολογήσιμα δεδομένα.
In OpenSprinkler συνδέστε το μέσω των επιλογών MQTT και στη συνέχεια δημιουργήστε έναν νέο αισθητήρα τύπου "MQTT Subscription".
Εισαγάγετε τις πληροφορίες συνδρομής και το φίλτρο δεδομένων στον αισθητήρα.
Πλήρης! Μόλις ληφθούν δεδομένα, οι τιμές εμφανίζονται και αποθηκεύονται.

Αναλυτικά η διαμόρφωση του αισθητήρα

Οι δύο αισθητήρες MQTT επισημαίνονται με κόκκινο χρώμα. Οι άλλοι αισθητήρες ενσωματώνονται μέσω της πλακέτας αναλογικού αισθητήρα

Επεξεργασία αισθητήρα

Κάνοντας κλικ στο "Προσθήκη αισθητήρα" ή στο όνομα ενός υπάρχοντος αισθητήρα, λαμβάνετε τον ακόλουθο επεξεργαστή:

Αυτό το παράδειγμα δείχνει μια ενοποίηση CHIRPSTACK δεδομένων MQTT. Η δομή ορίζεται ως εξής:

εφαρμογή/ /συσκευή/ /γεγονός/επάνω

Είναι καλύτερο να εξετάσετε τις πιθανές τιμές χρησιμοποιώντας ένα εργαλείο, όπως το MQTT Explorer. Συχνά προκαλεί σύγχυση, ειδικά για αρχάριους, ότι δεν εμφανίζεται τίποτα στον MQTT Explorer. Επειδή τα δεδομένα του αισθητήρα φτάνουν μόνο κάθε 10 λεπτά (ανάλογα με τη διαμόρφωση), απλά πρέπει να αφήσετε τον MQTT Explorer για λίγο.

Για το πεδίο Φίλτρο MQTT, εισαγάγετε το όνομα του πεδίου που πρόκειται να διαβαστεί. Στο CHIRPSTACK μπορείτε να δείτε τα πεδία που διαβάζονται στην ενότητα "Προφίλ συσκευής" / "Μετρήσεις". Εάν δεν εμφανίζεται τίποτα εδώ, πρέπει πρώτα να αποθηκεύσετε ένα σενάριο στην καρτέλα "CODEC", τα πρότυπα μπορούν να σας βοηθήσουν εδώ ή μπορείτε να ρωτήσετε τον κατασκευαστή του αισθητήρα.

Γιατί LoRaWAN ή NB-IoT και όχι Wi-Fi ή Bluetooth;

Το μεγαλύτερο πρόβλημα με τους αισθητήρες είναι ότι απαιτούν ρεύμα. Εάν μπορείτε να τοποθετήσετε ένα καλώδιο τροφοδοσίας, τότε συνήθως μπορείτε επίσης να τοποθετήσετε ένα καλώδιο δεδομένων. Αλλά αν αυτό δεν είναι δυνατό, πώς συνδέετε αυτούς τους αισθητήρες;

Για να απαντήσουμε σε αυτό το ερώτημα, κάναμε μερικά πειράματα και παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα εδώ.

Το Bluetooth αποτυγχάνει, η εμβέλεια είναι απλώς πολύ μικρή.
Το WiFi μπορεί να χρησιμοποιηθεί, αλλά η κατανάλωση ρεύματος είναι τόσο υψηλή που είτε πρέπει να αλλάζετε τις μπαταρίες κάθε 4 εβδομάδες είτε χρειάζεστε τεράστιες μπαταρίες. Αυτό μπορεί επίσης να βελτιωθεί με τα φωτοβολταϊκά, αλλά τότε έχετε ήδη υψηλό κόστος επένδυσης ανά αισθητήρα. Επιπλέον, υπάρχει κάποιος κίνδυνος υλικής ζημιάς κατά την εγκατάσταση σε εξωτερικό χώρο.
Το LoRaWAN είναι πιο κατάλληλο εδώ επειδή οι μπαταρίες είναι μακράς διάρκειας και συχνά διαρκούν έως και 10 χρόνια. Η εμβέλεια σε εξωτερικούς χώρους μπορεί να είναι έως και 10 km (ανοιχτό γήπεδο, αστικές περιοχές περίπου 2 km). Εφόσον το LoRaWAN μπορεί να λειτουργήσει χωρίς άδεια, υπάρχουν μόνο εφάπαξ κόστος.
Το NB-IoT είναι επίσης πολύ κατάλληλο εάν υπάρχει κατάλληλη κάλυψη κινητού τηλεφώνου. Αυτό σημαίνει ότι η εμβέλεια είναι ουσιαστικά «άπειρη» επειδή τα δεδομένα του αισθητήρα παραδίδονται σε μια υπηρεσία cloud. Ωστόσο, υπάρχουν συνεχείς δαπάνες

Πραγματοποίηση και δοκιμή

Για τη δοκιμή μας χρησιμοποιήσαμε έναν Milesight UG65-868M ως πύλη LoRaWAN, καθώς και έναν αισθητήρα υγρασίας εδάφους Dragino LSE01 και Milesight EM-500 SMTC. Δεδομένου ότι το UG65 μπορεί επίσης να ενεργοποιήσει έναν μεσίτη MQTT με την πιο πρόσφατη ενημέρωση (το ChirpStack-common πρέπει να είναι ενεργοποιημένο), μπορεί να συνδεθεί ως ανεξάρτητος διακομιστής MQTT.

Και οι δύο αισθητήρες μπορούν να μετρήσουν όχι μόνο την υγρασία του εδάφους, αλλά και τη θερμοκρασία του εδάφους και τη διηλεκτρική αγωγιμότητα (διαπερατότητα). Η τελευταία τιμή ιδιαίτερα είναι πολύ σημαντική για τον αγροτικό τομέα, καθώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητας του εδάφους σε λίπασμα.

Το Milesight UG65 έχει τις συνδέσεις ρεύματος στο πίσω μέρος και μπορεί να λειτουργήσει μέσω POE. Διαθέτει επίσης WiFi και μπορεί να χρησιμεύσει ακόμη και ως σημείο πρόσβασης. Άλλες κεραίες και μια μονάδα LTE είναι επίσης διαθέσιμες ως προαιρετικές επιλογές.

Το Milesight EM-500 SMTC δεν είναι απλώς ένας αισθητήρας υγρασίας εδάφους. Μπορεί να μετρήσει τη θερμοκρασία του εδάφους και τη διαπερατότητα. Αποτελείται από δύο εξαρτήματα που συνδέονται με ένα καλώδιο. Το πάνω έδαφος είναι ο πομπός, το υπόγειο είναι ο πραγματικός αισθητήρας. Περιλαμβάνεται θήκη ιστού.

Το Dragino LSE01 είναι παρόμοιο με το EM500, μπορεί επίσης να μετρήσει την υγρασία του εδάφους, τη θερμοκρασία και τη διαπερατότητα. Όλοι οι αισθητήρες Dragino φαίνεται να είναι παρόμοιοι, όλα τα προϊόντα έχουν τον ίδιο πομπό.

ChirpStack

Κατά τη ρύθμιση του Chirpstack, είναι σημαντικό να ρυθμίσετε πρώτα προφίλ για τους αισθητήρες ("Προφίλ συσκευής"). Εδώ καταγράφετε τους αισθητήρες με τα γενικά δεδομένα της συσκευής τους. Μπορείτε να επιλέξετε τις προεπιλογές χρησιμοποιώντας τη λειτουργία "Επιλογή προτύπου προφίλ συσκευής". Ολόκληρη αυτή η διαμόρφωση είναι απαραίτητη ώστε τα δεδομένα του δυαδικού αισθητήρα να μπορούν να μετατραπούν σε αναγνώσιμες τιμές. Επομένως, η συνάρτηση "Codec" είναι επίσης η πιο σημαντική λειτουργία εδώ.

Ωστόσο, μου πήρε λίγο χρόνο για να συνειδητοποιήσω ότι αυτές οι προδιαγραφές κωδικοποιητή ήταν ξεπερασμένες. Μπορείτε να βρείτε τους τρέχοντες κωδικοποιητές εδώ:

Milesight: https://github.com/Milesight-IoT/SensorDecoders

Ντράγκινο: https://github.com/dragino/dragino-end-node-decoder

Για να το κάνετε αυτό, απλώς επιλέξτε τον σωστό αισθητήρα, κατεβάστε το αρχείο για το ChirpStack, ανοίξτε το με ένα πρόγραμμα επεξεργασίας και επικολλήστε το στο πεδίο κωδικοποιητή.

Στη συνέχεια, δημιουργήστε μια "Εφαρμογή" και εισαγάγετε τους αισθητήρες στην ενότητα "Συσκευές". Είναι επίσης σημαντικό να γνωρίζετε τα δεδομένα JOIN των αισθητήρων· αυτά συνήθως εκτυπώνονται στις συσκευές, στην πινακίδα, στην ίδια τη συσκευή ή στα συνοδευτικά έγγραφα.

Τώρα που όλα έχουν ρυθμιστεί, πρέπει να ενεργοποιήσετε το JOIN στους αισθητήρες. Αυτή η διαδικασία συνδέει πρώτα τον αισθητήρα με την πύλη σας - διαφορετικά ο καθένας θα μπορούσε να ελέγξει τους αισθητήρες σας. Μπορείτε είτε να το κάνετε αυτό με μια APP (το Milesight έχει την ΕΦΑΡΜΟΓΗ «Εργαλειοθήκη») ή να ανοίξετε τη συσκευή και να πατήσετε ένα ειδικό κουμπί JOIN. Μερικές φορές πρέπει απλώς να αφαιρέσετε για λίγο την μπαταρία και να την συνδέσετε, τότε ενεργοποιείται η διαδικασία JOIN.

Τα δεδομένα θα πρέπει τώρα να φτάνουν στο ChirpStack. Αλλά παρακαλούμε να είστε υπομονετικοί, οι αισθητήρες στέλνουν σήμα μόνο κάθε 10 λεπτά, οπότε αυτό μπορεί να πάρει χρόνο.

MQTT

Το Chirpstack έχει τον δικό του μεσίτη MQTT, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το δικό σας MQTT. Για να λάβει τα δεδομένα από τον μεσίτη Chirpstack MQTT, έστησα μια γέφυρα MQTT και προώθησα τα πάντα. Το απαραίτητο πρόγραμμα για αυτό ονομάζεται "Mosquitto"

Το forwarder.conf στον φάκελο /etc/mosquitto/conf.d μοιάζει με αυτό για μένα:

connection bridge-01address 192.168.0.50:1884
topic # out 0
topic # in 0

όπου 192.168.0.50:1884 είναι η IP και η θύρα του μεσίτη Chirpstack MQTT

Περισσότερες λεπτομέρειες προσεχώς. Το υλικολογισμικό είναι διαθέσιμο από τον Απρίλιο του 2024. ΖΗΤΕΙΤΑΙ ΔΟΚΙΜΑΣΤΗΣ!

Γενικά