基于STM32之物联网节点与Semtech的长距离农业管理系统

农业在人类的历史上占有了非常重要的一部分,许多的社会动荡或是朝代的交替都是因为农业的欠收造成不足以供应人口的需求而起。而现今世界上的人口以倍数的增,如果农业的产能或是效率不能跟随着提升。那将在不久的未来造成所有人类的大题。在此需求下传统的小农耕作已经不足以提供需求,取而代之的是如工业一般的有计划、系统化地种植大米、小麦等农作物或是养殖牛羊鸡猪等肉类供应来源。在此需求下我们必须有几种需求如收集气温,气压的变化来预估气候的变化供做应变;并可以把想做的应变以无线信号来传输指令控制环境如洒水来防霜害,控制湿度等。对于畜牧部分可以追踪放养的牛羊,并监控其生理状态以控制疫情等情事来避免大规模的损失。对此一趋势我们提供以ST 32位处理器为主再加上ST温、湿度及动作等传感器为辅及GPS位置传输的终端节点收集器。再加上Semtech长距离的LoRa无线传输技术下使用一个多任务容量的网关机来收取距离可达10公里及5000组数据节点,让客户可以再宽阔的环境下长时间并实时的了解环境变化并反映。如此便可提升生产效率并避免意外的损失。

 

GPS Module

HTS221_Board

SX1301 Gateway

【展示板照片】

展示板照片(正面)

【方案方块图】

方案方块图

【系统功能】

① 传感器端 : 以STM32F103 32位处理器接收由HTS221温湿度Sensor及GPS接收器收到的卫星数据后经UART送至LoRa模块发送至空中。

② 数据接收端 : 由SX1301 LoRa网关机处理从节点送来的数据整理为Load Data后经USB 送至PC端后显示农场及家畜等数据于UI。

③ 网络端 : SX1301 LoRa网关机并把整理后的Load Data经RJ45上传至云端供可链接上网络的设备如手机或平板等远程监控。

④ 客户端 : 管理者可以于计算机上监控农场状态,或是另外把农场生产过程公布于网络让客户可以知道生产履历而安心购买。

【方案特性】

① STM32L 系列为在Cortex-M3的低功耗条件下,STM32L还引进了独特的节能技术,即以意法半导体130nm制程的EnergyLite超低功耗产品平台为基础,可实现超低漏电流特性。此外该平台整合了意法低功耗闪存,并支持直接内存(DMA),由于采用优化的节能架构,能在应用系统作业过程中关闭闪存和CPU,外围设备仍可保持作业状态,让产品的性能、功能及电池寿命达到优化的状态。

② LoRa技术具超长距离,低成本 : 因其Sensitivity 可达-148dB,此点可以让传感器部件的范围大幅增加。此点可减少repeater 用量节省成本。另可延长使用时间 : 由于待机电流低至2.5uA, 此低耗电特性比起GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。

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