屋頂綠化監(jiān)測開源分享

描述

作為我們在 Polytech Sorbonne 學習的一部分，這是一個嵌入式系統(tǒng)項目。我們設計了一個測量屋頂植物各種參數(shù)的系統(tǒng)，然后將其應用于我們工程學院農(nóng)業(yè)食品部門太陽能電池板效率與植物之間關系的研究。

我們的設備放置在太陽能電池板上方。項目的功能并不復雜。它使用傳感器測量土壤和空氣的溫度和濕度，以及陽光的強度和光譜。結果將在 Ubidot 平臺上可視化。

我們花了將近三個月的時間（每周工作8小時）來實現(xiàn)，包括傳感器編程、Sigfox通信模塊編程、PCB板設計、電源模塊設計、PCB板焊接和測試、功耗優(yōu)化等階段。

詳細功能

監(jiān)測包括管理：

• 空氣/土壤水分
• 空氣/土壤溫度
• 亮度（甚至 RGB 光線）

使用微控制器和傳感器

附加的功能：

1.準備好你要用的所有材料，檢查針腳并制作一張地圖，你將根據(jù)它連接電線。選擇取決于您想要實現(xiàn)的功能以及您想要放置傳感器的位置。或者你可以按照我們設計的地圖走。

先決條件

有知識

• 微控制器編程（C++語言）
• 如何閱讀數(shù)據(jù)表并提取最重要的數(shù)據(jù)
• I2C、UART 協(xié)議

如何使用 Sigfox 發(fā)送數(shù)據(jù)：

• 指令
• 每天可以發(fā)送多少條消息？

項目信息

• 狀態(tài)：已完成
• 難度：中級（計算機科學的先決條件）
• 預計時間：3個月（一隊4人）

要遵循的步驟

1.準備好你要用的所有材料，檢查針腳并制作一張地圖，你將根據(jù)它連接電線。選擇取決于您想要實現(xiàn)的功能以及您想要放置傳感器的位置。或者你可以按照我們設計的地圖走。（在附件中找到）

?

2.對開發(fā)板STM32 NUCLEO-L432KC進行編程

• 從傳感器中檢索數(shù)據(jù)
• 使用 Sigfox 轉換要發(fā)送的數(shù)據(jù)
• 創(chuàng)建一個類以控制 Sigfox 模型
• 配置開發(fā)板在Sigfox模塊不發(fā)送報文時進入深度睡眠模式，以降低功耗。

3.數(shù)據(jù)可視化

• 激活您的 Sigfox 帳戶（您可以按照官方文檔中的步驟操作：Sigfox Activate | Sigfox Resources）
• 在您喜歡的平臺上創(chuàng)建一個帳戶（我們在這一步中使用了 Ubidots）
• 在數(shù)據(jù)庫中保存數(shù)據(jù)
• 創(chuàng)建儀表板并顯示數(shù)據(jù)
• 如果您有多個 Sigfox 模塊，請創(chuàng)建一個下拉列表以允許最終用戶過濾要顯示的數(shù)據(jù)

如果您有任何問題，我們在這里有一些關于如何鏈接 Sigfox 和 Ubidots 的詳細解釋。

?

4. 如果您想創(chuàng)建該項目的 PCB，我們在附件中提供了示例。我們的示例中有兩塊 PCB，一塊用于供電，另一塊用于主要組件。

5.功耗的改善。

除了為STM32 NUCLEO-L432KC增加deepsleep模式外，還可以增加一個三極管，在傳感器不工作時切斷所有傳感器的電壓供應。我們將三極管的基極引腳連接到 NUCLEO 的引腳 D9，它控制所有傳感器的電壓供應。

就我們系統(tǒng)的消耗而言：

測量和發(fā)送數(shù)據(jù)：70mA

睡眠模式下的傳感器和 Sigfox：10mA

編程

我們的代碼以簡潔的方式基于語言 C++。

我們使用mbed上共享的傳感器的庫函數(shù)，使用這些庫，我們編寫了文件。為了通過 Sigfox 發(fā)送消息，我們還編寫了一個庫 Sigfox，包括連接、發(fā)送數(shù)據(jù)和休眠的方法。我們的代碼在附件中。

我們使用的庫可以在 Mbed 中找到。庫 可以在附件中找到。

#include"DS1820.h"
#include"DHT.h"
#include "TCS34725.h"
#include "WakeUp.h"

#include "Sigfox.h"

文件中的以下函數(shù)用于讀取不同類型的數(shù)據(jù)。您不需要重寫這些函數(shù)，它們也可以在庫中找到。

u8 readBat(){} //read the battery power
void ReadTempHumiAir(){} //read the temperature and humidity of air then save them in Temp_Air and Humi_Air
void ReadTempSol(){} //read the temperature of the soil then save it in Temp_Sol
void ReadHumiSol(){} //read the Humidity of the soil then save it in Humi_Sol
void ReadRGBC(){} //read RGB of the light and save it in r,g,b
void ReadLumi(){} //read the illumination intensity then save it in Lumierevoid ReadRGBC(){} //read RGB of the light and save it in r,g,b
void ReadRGBC(){} //read RGB of the light and save it in r,g,b

還有一個名為“Sigfox.h”的文件，其結構非常簡單。以下塊解釋了類 Sigfox 的工作原理。

Sigfox(PinName, PinName); //The constructor of the class
bool ready();             //Check if the module Sigfox is ready for work
void send(s16 ...);       //Send all the data measured by our sensors to the cloud
void sleep();             //Enable the power save mode
void wake();              //Enable the normal mode

結果展示

完成所有這些步驟后，現(xiàn)在我們可以通過 Ubidots 平臺觀察數(shù)據(jù)。https://industrial.ubidots.com/accounts/signout/

這是數(shù)據(jù)的一個例子。

?

反饋

我們繼續(xù)致力于這個項目，我們希望它能證明對更廣泛的社區(qū)有用。如果您有任何問題，請隨時在這里給我們留言。

享受！