LoRaWan+NB-IOT

Com o novo firmware 2.3.1(150), LoRaWan, NB-IOT e outros sensores externos agora também podem ser integrados.

No entanto, o pré-requisito é que eles entreguem os dados do sensor a um corretor MQTT, OpenSprinkler pode então assinar isso como dados do sensor.

O sensor está integrado com seu “tópico” e um filtro de texto/JSON. O controlador de irrigação pode então usar este valor.

Como funciona:

Os sensores LoRa WAN são colocados no raio de um hub LoRa WAN, dependendo da versão, com alcance de até 10 km. Você mesmo opera o hub LoRa WAN, também chamado de gateway, e o conecta à sua rede
Os sensores NB-IoT são integrados através do portal do fornecedor. Como o NB-IoT funciona na rede celular, o sensor pode estar localizado em qualquer lugar – desde que haja recepção.
No gateway ou portal do provedor, ative a função MQTT e utilize-a para exportar os dados do sensor. Dependendo da versão, pode ser necessária uma implementação adicional com uma ferramenta de gerenciamento de IoT, como o ChirpStack, que converte os dados “nus” do sensor em dados avaliáveis.
In OpenSprinkler conecte-o por meio das opções MQTT e, em seguida, crie um novo sensor do tipo “Assinatura MQTT”.
Insira as informações de assinatura e o filtro de dados no sensor.
Completo! Assim que os dados são recebidos, os valores são exibidos e salvos.

Configuração do sensor em detalhes

Os dois sensores MQTT estão marcados em vermelho. Os outros sensores são integrados através da placa de sensor analógico

Editar sensor

Ao clicar em “Adicionar Sensor” ou no nome de um sensor existente você obtém o seguinte editor:

Este exemplo mostra uma integração CHIRPSTACK de dados MQTT. A estrutura é definida da seguinte forma:

aplicativo/ /dispositivo/ /evento/acima

É melhor observar os valores possíveis usando uma ferramenta como o MQTT Explorer. Muitas vezes é confuso, especialmente para iniciantes, que nada seja exibido no MQTT Explorer. Como os dados do sensor chegam apenas a cada 10 minutos (dependendo da configuração), basta sair do MQTT Explorer por um tempo.

Para o campo Filtro MQTT, insira o nome do campo que será lido. No CHIRPSTACK você pode ver os campos lidos em “Device Profiles” / “Measurements”. Se nada aparecer aqui, você deve primeiro salvar um script na aba “CODEC”; os templates podem ajudar aqui ou você pode perguntar ao fabricante do sensor.

Por que LoRaWAN ou NB-IoT e não Wi-Fi ou Bluetooth?

O maior problema com os sensores é que eles requerem energia. Se você puder instalar um cabo de alimentação, normalmente também poderá instalar um cabo de dados. Mas se isso não for possível, como conectar esses sensores?

Para responder a essa pergunta, fizemos alguns experimentos e apresentamos aqui os resultados.

O Bluetooth falha, o alcance é simplesmente muito curto.
O WiFi pode ser usado, mas o consumo de energia é tão alto que você precisa trocar as baterias a cada 4 semanas ou precisa de baterias enormes. Isso também pode ser melhorado com energia fotovoltaica, mas você já terá altos custos de investimento por sensor. Além disso, existe um certo risco de danos materiais durante a instalação ao ar livre.
LoRaWAN é mais adequado aqui porque as baterias são de longa duração e geralmente duram até 10 anos. O alcance exterior pode ser de até 10 km (campo aberto, áreas urbanas aprox. 2 km). Como o LoRaWAN pode ser operado sem licença, existem apenas custos únicos.
NB-IoT também é muito adequado se houver cobertura de telefonia móvel adequada. Isso significa que o alcance é praticamente “infinito” porque os dados do sensor são entregues a um serviço em nuvem. No entanto, existem custos contínuos

Realização e teste

Para nosso teste, usamos um Milesight UG65-868M como gateway LoRaWAN, bem como sensores de umidade do solo Dragino LSE01 e Milesight EM-500 SMTC. Como o UG65 também pode ativar um corretor MQTT com a atualização mais recente (o ChirpStack-common deve estar ativado), ele pode ser conectado como um servidor MQTT independente.

Ambos os sensores podem medir não apenas a umidade do solo, mas também a temperatura do solo e a condutividade dielétrica (permissividade). Este último valor em particular é muito importante para o sector agrícola, pois também pode ser utilizado para determinar o teor de fertilizantes do solo.

O Milesight UG65 possui conexões de alimentação na parte traseira e pode ser operado via POE. Também possui WiFi e pode até servir como ponto de acesso. Outras antenas e um módulo LTE também estão disponíveis como opcionais.

O Milesight EM-500 SMTC é mais do que apenas um sensor de umidade do solo. Ele pode medir a temperatura e a permissividade do solo. Consiste em dois componentes conectados por um cabo. O solo acima é o transmissor, o subterrâneo é o sensor real. Um suporte de mastro está incluído.

O Dragino LSE01 é semelhante ao EM500, mas também pode medir umidade, temperatura e permissividade do solo. Todos os sensores Dragino parecem ser semelhantes, todos os produtos possuem o mesmo transmissor.

ChirpStackGenericName

Ao configurar o Chirpstack, é importante primeiro configurar perfis para os sensores (“Perfis de Dispositivo”). Aqui você registra os sensores com seus dados gerais do dispositivo. Você pode selecionar os padrões usando a função “Selecionar modelo de perfil de dispositivo”. Toda esta configuração é necessária para que os dados binários do sensor possam ser convertidos em valores legíveis. Portanto, a função “Codec” também é a função mais importante aqui.

No entanto, demorei um pouco para perceber que essas especificações de codec estavam desatualizadas. Os codecs atuais podem ser encontrados aqui:

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

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

Para fazer isso, basta selecionar o sensor correto, baixar o arquivo para o ChirpStack, abri-lo com um editor e colá-lo no campo do codec.

Em seguida, crie um “Aplicativo” e insira os sensores em “Dispositivos”. Também é importante conhecer os dados JOIN dos sensores; estes geralmente estão impressos nos dispositivos, na placa de identificação, no próprio dispositivo ou nos documentos que os acompanham.

Agora que tudo está configurado, é necessário acionar o JOIN nos sensores. Este processo primeiro conecta o sensor ao seu gateway - caso contrário, todos poderão controlar seus sensores. Você pode fazer isso com um APP (a Milesight tem o APP “Toolbox”) ou abrir o dispositivo e pressionar um botão especial JOIN. Às vezes você só precisa remover brevemente a bateria e conectá-la, então o processo JOIN é acionado.

Os dados agora devem chegar ao ChirpStack. Mas seja paciente, os sensores só enviam um sinal a cada 10 minutos, então isso pode levar algum tempo.

MQTT

Chirpstack tem seu próprio corretor MQTT, mas você também pode usar seu próprio MQTT. Para que ele receba os dados do broker Chirpstack MQTT, configurei uma bridge MQTT e encaminhei tudo. O programa necessário para isso se chama “Mosquitto”

O forwarder.conf na pasta /etc/mosquitto/conf.d se parece com isto para mim:

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

onde 192.168.0.50:1884 é o IP e a porta do corretor Chirpstack MQTT

Mais detalhes em breve. Firmware disponível a partir de abril de 2024. PROCURA-SE TESTADOR!

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