屋顶绿化监测开源分享

描述

作为我们在 Polytech Sorbonne 学习的一部分，这是一个嵌入式系统项目。我们设计了一个测量屋顶植物各种参数的系统，然后将其应用于我们工程学院农业食品部门太阳能电池板效率与植物之间关系的研究。

我们的设备放置在太阳能电池板上方。项目的功能并不复杂。它使用传感器测量土壤和空气的温度和湿度，以及阳光的强度和光谱。结果将在 Ubidot 平台上可视化。

我们花了将近三个月的时间（每周工作8小时）来实现，包括传感器编程、Sigfox通信模块编程、PCB板设计、电源模块设计、PCB板焊接和测试、功耗优化等阶段。

详细功能

监测包括管理：

• 空气/土壤水分
• 空气/土壤温度
• 亮度（甚至 RGB 光线）

使用微控制器和传感器

附加的功能：

1.准备好你要用的所有材料，检查针脚并制作一张地图，你将根据它连接电线。选择取决于您想要实现的功能以及您想要放置传感器的位置。或者你可以按照我们设计的地图走。

先决条件

有知识

• 微控制器编程（C++语言）
• 如何阅读数据表并提取最重要的数据
• I2C、UART 协议

如何使用 Sigfox 发送数据：

• 指令
• 每天可以发送多少条消息？

项目信息

• 状态：已完成
• 难度：中级（计算机科学的先决条件）
• 预计时间：3个月（一队4人）

要遵循的步骤

1.准备好你要用的所有材料，检查针脚并制作一张地图，你将根据它连接电线。选择取决于您想要实现的功能以及您想要放置传感器的位置。或者你可以按照我们设计的地图走。（在附件中找到）

 

2.对开发板STM32 NUCLEO-L432KC进行编程

• 从传感器中检索数据
• 使用 Sigfox 转换要发送的数据
• 创建一个类以控制 Sigfox 模型
• 配置开发板在Sigfox模块不发送报文时进入深度睡眠模式，以降低功耗。

3.数据可视化

• 激活您的 Sigfox 帐户（您可以按照官方文档中的步骤操作：Sigfox Activate | Sigfox Resources）
• 在您喜欢的平台上创建一个帐户（我们在这一步中使用了 Ubidots）
• 在数据库中保存数据
• 创建仪表板并显示数据
• 如果您有多个 Sigfox 模块，请创建一个下拉列表以允许最终用户过滤要显示的数据

如果您有任何问题，我们在这里有一些关于如何链接 Sigfox 和 Ubidots 的详细解释。

 

4. 如果您想创建该项目的 PCB，我们在附件中提供了示例。我们的示例中有两块 PCB，一块用于供电，另一块用于主要组件。

5.功耗的改善。

除了为STM32 NUCLEO-L432KC增加deepsleep模式外，还可以增加一个三极管，在传感器不工作时切断所有传感器的电压供应。我们将三极管的基极引脚连接到 NUCLEO 的引脚 D9，它控制所有传感器的电压供应。

就我们系统的消耗而言：

测量和发送数据：70mA

睡眠模式下的传感器和 Sigfox：10mA

编程

我们的代码以简洁的方式基于语言 C++。

我们使用mbed上共享的传感器的库函数，使用这些库，我们编写了文件。为了通过 Sigfox 发送消息，我们还编写了一个库 Sigfox，包括连接、发送数据和休眠的方法。我们的代码在附件中。

我们使用的库可以在 Mbed 中找到。库 可以在附件中找到。

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

#include "Sigfox.h"

文件中的以下函数用于读取不同类型的数据。您不需要重写这些函数，它们也可以在库中找到。

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

还有一个名为“Sigfox.h”的文件，其结构非常简单。以下块解释了类 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

结果展示

完成所有这些步骤后，现在我们可以通过 Ubidots 平台观察数据。https://industrial.ubidots.com/accounts/signout/

这是数据的一个例子。

 

反馈

我们继续致力于这个项目，我们希望它能证明对更广泛的社区有用。如果您有任何问题，请随时在这里给我们留言。

享受！