如何利用Sigfox實(shí)現(xiàn)智能喂鳥(niǎo)器的設(shè)計(jì)

連接鳥(niǎo)類喂食器的概念，能夠在種子罐空了時(shí)發(fā)出警報(bào)并分析鳥(niǎo)類對(duì)它的使用。

背景

根據(jù) CNRS 的一項(xiàng)研究，鳥(niǎo)類數(shù)量正在下降。這對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的問(wèn)題。這就是為什么幫助鳥(niǎo)類種群并收集有關(guān)其習(xí)慣和環(huán)境的數(shù)據(jù)很重要的原因。

我們項(xiàng)目的主要目標(biāo)是在寒冷的冬天為鳥(niǎo)類提供一些幫助來(lái)養(yǎng)活自己。鳥(niǎo)兒一天中的大部分時(shí)間都在尋找食物，尤其是為了抵御寒冷。這并不容易！他們的能量需要保持體溫，在食物資源減少的同時(shí)增加。

借助 Sigfox 技術(shù)，智能喂鳥(niǎo)器可以成為一種解決方案，該技術(shù)每小時(shí)發(fā)送一次信息。我們可以知道環(huán)境溫度，喂食器中的種子數(shù)量，以及鳥(niǎo)類使用喂食器的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

智能喂鳥(niǎo)器可以放置在私人花園以及公園或自然保護(hù)區(qū)中。

技術(shù)細(xì)節(jié)

我們的喂食器提供它的位置、溫度、種子的存在和鳥(niǎo)類使用的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

通訊模塊

出于本項(xiàng)目的目的，我們使用 Arduino MKR FOX 1200 模塊。該模塊是一個(gè)集成了 Sigfox 通信模塊和溫度傳感器的 Arduino 電子平臺(tái)。借助 Sigfox 技術(shù)，可以以足夠的精度定位饋線。

位置功能對(duì)于我們的項(xiàng)目了解饋線的位置很重要。位置提供管理一組饋線的能力，并具有填充空饋線的警報(bào)。此外，它可以為評(píng)估鳥(niǎo)類種群提供寶貴的信息。溫度還將建立喂食器使用和氣候條件之間的聯(lián)系。

傳感器

超聲波傳感器

超聲波傳感器將評(píng)估進(jìn)料器的影響。有了這個(gè)傳感器，我們可以評(píng)估雞只對(duì)喂食器的使用情況。當(dāng)它們吃東西時(shí)，鳥(niǎo)兒就在傳感器前面。傳感器定期測(cè)量以檢測(cè)鳥(niǎo)類的存在。

LED和光敏電阻

LED 和光敏電阻可以讓我們知道饋線是否為空。

LED和光敏電阻放置在種子流動(dòng)的進(jìn)料器的對(duì)面。如果光敏電阻檢測(cè)到 LED 的光，則饋線是空的。

溫度傳感器

溫度傳感器嵌入在 MKR FOX 1200 中。它提供有關(guān)饋線安裝環(huán)境的信息。

位置傳感器或 GPS

為了降低饋線的成本，我們使用了 Sigfox 技術(shù)的定位功能。也可以通過(guò)使用 GPS 模塊進(jìn)行更準(zhǔn)確的定位。

饋線說(shuō)明

喂食器使用 Fusion 360 建模并使用 3D 打印機(jī)打印。它由以下部分組成：

一個(gè)罐子，它是一個(gè)汽水瓶，被環(huán)包圍以使其適應(yīng)進(jìn)料器結(jié)構(gòu)（圖中的黑色部分）。

主要喂食器部分，有兩個(gè)鳥(niǎo)類棲息地。幾個(gè)孔允許放置傳感器并通過(guò)電線。（圖中綠色）

安裝距離傳感器的盒子，安裝在棲木的前面（圖中橙色）

用于封閉傳感器種子系統(tǒng)的盒子，安裝在喂料器的側(cè)面（圖中的藍(lán)色）

一個(gè)用于封裝 sigfox 通信模塊的盒子，位于饋線下方（圖中黃色）

電子方案

饋線有兩個(gè)側(cè)面。在下圖中，您有一個(gè)帶有兩側(cè)的面包板（一個(gè)在頂部，一個(gè)在底部）。距離傳感器用于檢測(cè)鳥(niǎo)類的存在。LED 和光敏電阻用于檢測(cè)種子的存在，如前所述：LED 產(chǎn)生光，由光敏電阻檢測(cè)。

如果饋線已滿，種子會(huì)阻止光到達(dá)光敏電阻。

如果饋線是空的，光會(huì)激活光敏電阻。

溝通原則

我們使用 Sigfox 進(jìn)行通信。

我們不需要一直發(fā)送數(shù)據(jù)。為了節(jié)省電量，我們每小時(shí)只發(fā)送一個(gè)報(bào)告，數(shù)據(jù)大小只有 4 個(gè)字節(jié)。有具體信息的反饋就足夠了。

我們可以有很多喂食器。由于 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程能力，我們可以創(chuàng)建一個(gè)非常大的饋線網(wǎng)絡(luò)。

每個(gè)饋線都使用 Sigfox 發(fā)送數(shù)據(jù)。在 Sigfox 后端，我們將信息重定向到我們的服務(wù)器。我們的服務(wù)器包含一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)網(wǎng)站來(lái)監(jiān)控我們的饋線。

界面

該接口可在此地址獲得http://grit.esiee-amiens.fr:8069/birdfeeder/layouts/index.php

我們目前只有一個(gè)喂鳥(niǎo)器，但可以添加許多其他喂鳥(niǎo)器。該接口可以支持并且已經(jīng)設(shè)置為接收來(lái)自其他饋線的附加信息。

我們有一張地圖，可以定位所有的喂鳥(niǎo)器。

我們可以單擊一個(gè)圖釘來(lái)查看有關(guān)饋線的信息。有種子水平、鳥(niǎo)類數(shù)量、溫度，以及該飼養(yǎng)者最近 24 次報(bào)告的圖表：

我們還有一個(gè)包含所有饋線及其信息的列表。這是每個(gè)饋線的最新報(bào)告：

可能發(fā)展的額外功能

在項(xiàng)目的發(fā)展過(guò)程中你還可以添加許多需要的額外功能

我們可以添加一塊太陽(yáng)能電池板，使饋線更加自主和尊重環(huán)境。

我們還可以在給料機(jī)的支持中添加其他光傳感器，以提高種子水平讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

有些鳥(niǎo)可能有識(shí)別芯片（例如 RFID）。向喂食器添加芯片閱讀器將使我們能夠跟蹤鳥(niǎo)類并跟蹤它們的活動(dòng)。

結(jié)論

將這個(gè)項(xiàng)目付諸實(shí)施讓我們看到了 Sigfox 技術(shù)改善我們與自然和環(huán)境的關(guān)系的所有可能性。除了技術(shù)，這個(gè)項(xiàng)目讓我們意識(shí)到我們生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。讓我們希望它會(huì)帶來(lái)真正的改變。

我們用我們的智能喂鳥(niǎo)器做了一些測(cè)試。我們的原型已經(jīng)很實(shí)用了。這對(duì)我們的團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)非常令人滿意。這個(gè)項(xiàng)目可以改進(jìn)，我們將在不久的將來(lái)繼續(xù)努力。在這個(gè)項(xiàng)目中獲得的技能可以在許多其他項(xiàng)目中重復(fù)使用。