HaBeeBee蜂巢監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)源分享

描述

介紹

蜜蜂是環(huán)境中重要的授粉昆蟲，但它們面臨許多可能影響其健康和生存的危險(xiǎn)。蜜蜂可能面臨：

• 捕食者：某些動(dòng)物種類可能會(huì)攻擊或突襲蜂巢以尋找食物。
• 蜂巢盜竊：有時(shí)養(yǎng)蜂人發(fā)現(xiàn)他們的蜂巢被盜。
• 殺蟲劑：它們對(duì)蜜蜂可能是危險(xiǎn)的，因?yàn)樗鼈兛梢詺⑺阑蛳魅跻曰槭车睦ハx。
• 環(huán)境：它們可能會(huì)受到許多環(huán)境因素的影響，例如溫度和濕度波動(dòng)以及空氣污染。

重要的是采取措施保護(hù)蜜蜂并確保其長(zhǎng)期生存。因此，我們提出了一個(gè)使用微控制器和傳感器的監(jiān)控系統(tǒng)，可以幫助養(yǎng)蜂人更好地了解和保護(hù)他們的蜂箱。

該系統(tǒng)由不同的傳感器組成：

• 濕度/溫度 DHT22 x2
• 溫度 DS18B20 x2
• 重量 HX711 x1
• 光照強(qiáng)度 SEN0291 x1
• 聲音x1

它由電池和太陽(yáng)能電池板組成。該設(shè)備還包含一個(gè) LiPo Rider Pro 卡，可以連接兩個(gè)組件，使其能源自給自足。

系統(tǒng)設(shè)置

傳感器

首先，每個(gè)組件都經(jīng)過(guò)單獨(dú)測(cè)試，以驗(yàn)證其功能是否正常。為實(shí)現(xiàn)此步驟，使用了原型板、微控制器和傳感器。有必要將傳感器的特定代碼放入微控制器中。

DHT22溫濕度傳感器測(cè)試接線圖

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必須對(duì)所有傳感器（DS18B20、HX711、SEN0291）執(zhí)行相同的操作。這些傳感器的連接和測(cè)試，請(qǐng)參考描述中的組件鏈接。

全部測(cè)試完后，我們做了一個(gè)通用的代碼，可以同時(shí)擁有所有的信息（我們的在文末有說(shuō)明）

麥克風(fēng)

為了研究蜜蜂的行為，我們不得不放大麥克風(fēng)的信號(hào)。您必須按照原理圖使用 MAX4468 音頻放大器（您可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到該組件的文檔）。

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您必須首先在原型板上進(jìn)行測(cè)試并檢查示波器上的信號(hào)以驗(yàn)證功能是否正常。但是，可能會(huì)有很多噪音，這是顯而易見(jiàn)的。因此，您必須打印音頻電路的 PCB 才能獲得正確的結(jié)果。

數(shù)據(jù)傳輸

然后，LoRa-E5模塊用于無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。此信息被發(fā)送到服務(wù)器 (TTN)，服務(wù)器 (TTN) 將其發(fā)送到云 (Ubidots)。云允許在圖表上可視化數(shù)據(jù)。要使用該模塊并將數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，請(qǐng)轉(zhuǎn)到以下鏈接：https ://wiki.seeedstudio.com/Grove_LoRa_E5_New_Version/

最后，將TTN服務(wù)器與ubidots鏈接，參考這個(gè)鏈接：https ://help.ubidots.com/en/articles/5096476-plugins-connect-the-things-stack-to-ubidots

一旦在 Ubidots 上，為了執(zhí)行我們的代碼，我們將不得不創(chuàng)建不同的變量并在插件部分的解碼器部分編寫下面的代碼。

function format_payload(args){
var ubidots_payload = {};
// Log received data for debugging purposes:
// console.log(JSON.stringify(args));
// Get RSSI and SNR variables using gateways data:
var gateways = args['uplink_message']['rx_metadata'];
for (const i in gateways) {
// Get gateway EUI and name
var gw = gateways[i];
var gw_eui = gw['gateway_ids']['eui'];
var gw_id = gw['gateway_ids']['gateway_id'];
// Build RSSI and SNR variables
ubidots_payload['rssi-' + gw_id] = {
"value": gw['rssi'],
"context": {
"channel_index": gw['channel_index'],
"channel_rssi": gw['channel_rssi'],
"gw_eui": gw_eui,
"gw_id": gw_id,
"uplink_token": gw['uplink_token']
}
}
ubidots_payload['snr-' + gw_id] = gw['snr'];
}
// Get Fcnt and Port variables:
ubidots_payload['f_cnt'] = args['uplink_message']['f_cnt'];
ubidots_payload['f_port'] = args['uplink_message']['f_port'];
// Get uplink's timestamp
ubidots_payload['timestamp'] = new Date(args['uplink_message']['received_at']).getTime();
// If you're already decoding in TTS using payload formatters,
// then uncomment the following line to use "uplink_message.decoded_payload".
// PROTIP: Make sure the incoming decoded payload is an Ubidots-compatible JSON (See https://ubidots.com/docs/hw/#sending-data)
// var decoded_payload = args['uplink_message']['decoded_payload'];
// By default, this plugin uses "uplink_message.frm_payload" and sends it to the decoding function "decodeUplink".
// For more vendor-specific decoders, check out https://github.com/TheThingsNetwork/lorawan-devices/tree/master/vendor
let bytes =  Buffer.from(args['uplink_message']['frm_payload'], 'base64');
var decoded_payload = decodeUplink(bytes)['data'];
// Merge decoded payload into Ubidots payload
Object.assign(ubidots_payload, decoded_payload);
return ubidots_payload
}
function decodeUplink(bytes) {
// Decoder for the RAK1906 WisBlock Environmental Sensor (https://store.rakwireless.com/products/rak1906-bme680-environment-sensor)
var decoded = {};
//if (bytes[0] == 1) {
// If received data is of Environment Monitoring type
decoded.temperature =  (bytes[0]<<8|bytes[1])/10 ;
decoded.humidity = (bytes[2]<<8|bytes[3]) ;
decoded.temp1 = (bytes[4]<<8|bytes[5])/10;
decoded.temp2 = (bytes[6]<<8|bytes[7])/10;
decoded.poids = (bytes[8]<<8|bytes[9])/100;
decoded.battery=(bytes[10]<<8|bytes[11])/100;
decoded.luminosity=bytes[12]<<8|bytes[13];
return {"data": decoded};
}
module.exports = { format_payload };

不要忘記將我們代碼中 AppEUI、DevEUI 和 AppKey 的值替換為您放在 TTN 上的值。

if(at_send_check_response("+AT: OK", 100, "AT\r\n")){
is_exist = true;
at_send_check_response("+ID: AppEui", 1000, "AT+ID\r\n");
at_send_check_response("+MODE: LWOTAA", 1000, "AT+MODE=LWOTAA\r\n");
at_send_check_response("+DR: EU868", 1000, "AT+DR=EU868\r\n");
at_send_check_response("+CH: NUM", 1000, "AT+CH=NUM,0-2\r\n");
at_send_check_response("+KEY: APPKEY", 1000, "AT+KEY=APPKEY,"E2615C4277914656365B2A0F5F012047"\r\n"); CHANGER HERE
at_send_check_response("+ID: DEVEUI", 1000, "AT+ID=DEVEUI,"ABCDEF123456789A"\r\n"); CHANGE HERE 
at_send_check_response("+ID: APPEUI", 1000, "AT+ID=APPEUI,"0000000000000000"\r\n"); CHANGE HERE
at_send_check_response("+CLASS: C", 1000, "AT+CLASS=A\r\n");
ret=at_send_check_response("+PORT: 9", 1000, "AT+PORT=9\r\n");
delay(200);
is_join = true;

檢查代碼中分配的引腳是否與物理分配給微控制器的引腳相同。一切都準(zhǔn)備好了！系統(tǒng)功能正常，可以啟動(dòng)。

改進(jìn)

為了使系統(tǒng)更緊湊、無(wú)線并避免噪音，我們用 KiCad 軟件中的 PCB 電路替換了原型板。首先是帶有音頻放大器的音頻 PCB。

現(xiàn)在在 KiCad 中創(chuàng)建原理圖和封裝，以便打印。

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印刷 PCB 后，您必須在 PCB 上焊接元件（音頻放大器、電阻器、電容器），注意選擇正確的電阻器和電容器值。

然后您必須創(chuàng)建最終的 PCB，其中包含 Arduino 板和連接所有傳感器的連接器。

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構(gòu)建系統(tǒng)

然后我們讓我們的系統(tǒng)防水，以保護(hù)它免受天氣條件的影響。所有模塊或傳感器都放置在防水盒中。傳感器通過(guò)電纜延伸，放置在蜂巢內(nèi)/蜂巢上。

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盒子功能正常，只需要測(cè)試一下！

我們決定將我們的結(jié)果發(fā)布在另一個(gè) Cloud Beep 上。這是我們得到的結(jié)果。

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