چگونه پایش آب و هوای LoRaWAN از کشاورزی و نظارت میدانی از راه دور پشتیبانی می کند

کشاورزی به طور فزاینده ای بر داده های زیست محیطی برای حمایت از تصمیمات مدیریتی بهتر در مزرعه تکیه می کند.

برای زمین‌های کشاورزی، باغ‌ها، محیط‌های گلخانه‌ای، و مناطق آبیاری، درک شرایط آب و هوایی محلی می‌تواند به کاربران کمک کند تا تغییرات در محیط رشد را نظارت کنند و مدیریت کشاورزی را بهبود بخشند.

با این حال، جمع آوری داده های آب و هوا از مناطق کشاورزی همیشه آسان نیست. بسیاری از مکان‌های نظارت کشاورزی در فضای باز، به طور گسترده توزیع شده‌اند و از منابع تغذیه مناسب یا زیرساخت‌های ارتباطی دور هستند.

الف سیستم پایش آب و هوای LoRaWAN با ترکیب حسگرهای هواشناسی، گره های LoRaWAN، دروازه ها و پلت فرم های داده در یک بسته نظارتی کامل، راه حل بی سیم عملی را برای این شرایط ارائه می دهد.

راه حل BGT HYDROMET برای پروژه های نظارت هواشناسی در فضای باز و توزیع شده طراحی شده است که در آن مشتریان به جمع آوری داده های آب و هوا از راه دور، نصب انعطاف پذیر، عملیات کم مصرف و دسترسی به داده های مبتنی بر ابر نیاز دارند.

چرا پایش آب و هوا برای کشاورزی مهم است؟

محیط های کشاورزی تحت تأثیر بسیاری از عوامل مرتبط با آب و هوا قرار دارند.

دما، رطوبت و فشار اتمسفر پارامترهای محیطی مهمی هستند که به کاربران در درک شرایط ریزاقلیمی محلی کمک می کنند.

در زمین های کشاورزی، محیط های گلخانه ای، باغ ها و مناطق آبیاری، داده های هواشناسی می توانند با ارائه اطلاعات در مورد شرایط محیطی محلی، مدیریت کشاورزی را پشتیبانی کنند.

نظارت بی سیم آب و هوا به جای تکیه بر اندازه گیری های دستی گاه به گاه، به کاربران اجازه می دهد تا داده ها را به طور مداوم از مکان های مختلف جمع آوری کنند.

این به ویژه زمانی مفید است که مناطق کشاورزی شامل:

• زمین های کشاورزی بزرگ

• چندین نقطه نظارت

• مکان های دوردست در فضای باز

• مناطقی که نصب کابل در آنها مشکل است

چالش های پایش آب و هوای کشاورزی

اگرچه پایش آب و هوا برای کشاورزی ارزشمند است، نصب تجهیزات پایش در محیط های بیرونی می تواند چندین چالش ایجاد کند.

1. مناطق نظارتی بزرگ

سایت های کشاورزی اغلب در مناطق وسیعی پخش می شوند.

یک نقطه نظارت ممکن است شرایط محیطی کل سایت را نشان ندهد.

ممکن است برای جمع‌آوری داده‌های زیست محیطی معرف‌تر به مکان‌های نظارتی متعددی نیاز باشد.

2. نصب سخت کابل

سیستم‌های مانیتورینگ سیمی سنتی ممکن است به کابل‌های مسافت طولانی بین سنسورها و تجهیزات نظارت نیاز داشته باشند.

برای زمین های کشاورزی یا مکان های مزرعه دور، نصب کابل می تواند دشواری و هزینه ساخت را افزایش دهد.

مستندات BGT HYDROMET مشخص می کند که بسیاری از پروژه های نظارت در فضای باز با چالش هایی مانند سیم کشی دشوار، منبع تغذیه نامناسب و مکان های نظارتی توزیع شده مواجه هستند.

3. در دسترس بودن توان محدود

بسیاری از نقاط نظارت کشاورزی دور از ساختمان ها یا منابع برق ثابت قرار دارند.

یک راه حل نظارتی مناسب نیاز به در نظر گرفتن عملکرد کم مصرف و گزینه های قدرت انعطاف پذیر دارد.

4. الزامات دسترسی به داده از راه دور

مدیران کشاورزی ممکن است نیاز داشته باشند که داده های آب و هوا را بدون بازدید از هر نقطه نظارتی بررسی کنند.

یک سیستم نظارت از راه دور به کاربران اجازه می دهد تا به جای بررسی دستی هر دستگاه، داده های جمع آوری شده را از طریق یک پلت فرم مشاهده کنند.

سیستم پایش آب و هوای کشاورزی LoRaWAN چگونه کار می کند؟

راه حل نظارت بر هواشناسی کشاورزی BGT HYDROMET از معماری زیر استفاده می کند:

سنسور هواشناسی + گره LoRaWAN + دروازه LoRaWAN + بستر ابری / بستر مشتری

این سیستم طی چندین مرحله کار می کند.

مرحله 1: سنسور هواشناسی داده های محیطی را جمع آوری می کند

سنسور هواشناسی در منطقه پایش کشاورزی نصب شده است.

یک گزینه سنسور معمولی عبارت است از:

سنسور دما، رطوبت و فشار جعبه لوور

اندازه گیری می کند:

• دما

• رطوبت

• فشار اتمسفر

ساختار جعبه لوور به محافظت از عناصر حسگر در برابر نور مستقیم خورشید و پاشش باران کمک می کند و در عین حال به گردش هوا برای اندازه گیری محیطی اجازه می دهد.

این حسگر از ارتباط RS485 استفاده می کند و برای کار با یک گره LoRaWAN برای انتقال داده های بی سیم طراحی شده است.

مرحله 2: گره LoRaWAN داده های حسگر را جمع آوری می کند

گره LoRaWAN داده های حسگر را از طریق ارتباط RS485 دریافت می کند.

سپس اطلاعات جمع آوری شده را به صورت بی سیم از طریق شبکه LoRaWAN منتقل می کند.

با توجه به مستندات پروژه، SN100-WSQ یا SN200-WSQ را می توان بسته به نیاز پروژه انتخاب کرد.

مرحله 3: Gateway داده ها را به پلتفرم منتقل می کند

دروازه LoRaWAN داده‌ها را از گره‌های فیلد دریافت می‌کند و آن را به سمت پلتفرم ابری یا سیستم مشتری ارسال می‌کند.

بسته به محیط نصب، مشتریان می توانند گزینه های دروازه داخلی یا خارجی را انتخاب کنند.

مرحله 4: کاربران داده ها را از راه دور مشاهده می کنند

پس از اینکه داده ها به پلتفرم رسید، کاربران می توانند از طریق داشبورد رایانه شخصی یا برنامه تلفن همراه به اطلاعات آب و هوا دسترسی داشته باشند.

بسته به پیکربندی پروژه، پلتفرم می تواند موارد زیر را پشتیبانی کند:

• مشاهده در زمان واقعی داده ها

• منحنی های داده های تاریخی

• نظارت بر وضعیت دستگاه

• صادرات داده

• اعلان هشدار، در صورت پیکربندی

چرا از LoRaWAN برای پایش آب و هوای کشاورزی استفاده کنیم؟

در مقایسه با رویکردهای سنتی نظارت سیمی، LoRaWAN چندین مزیت را برای کاربردهای کشاورزی فراهم می کند.

1. استقرار بی سیم بدون کابل کشی از راه دور

یکی از بزرگترین چالش ها در نظارت بر کشاورزی، نصب کابل های ارتباطی در مناطق بزرگ در فضای باز است.

راه حل LoRaWAN با استفاده از ارتباط بی سیم بین گره های نظارت و دروازه ها، وابستگی به کابل های سیگنال مسافت طولانی را کاهش می دهد.

این به ساده سازی استقرار در زمین های کشاورزی، باغ ها و مناطق دورافتاده در فضای باز کمک می کند.

2. عملیات کم مصرف برای مکان های راه دور

سایت های نظارت بر کشاورزی ممکن است دسترسی مناسبی به برق نداشته باشند.

راه حل از گزینه های مختلف منبع تغذیه پشتیبانی می کند:

• گره با باتری

• گره با انرژی خورشیدی

• منبع تغذیه خارجی

پیکربندی‌های انرژی خورشیدی برای مکان‌های نظارت بلندمدت در فضای باز که برق اصلی در دسترس نیست، مناسب هستند.

3. ارتباطات بی سیم دوربرد

برای مناطق کشاورزی با نقاط نظارت پراکنده، محدوده ارتباطی یک ملاحظه مهم است.

با توجه به مستندات راه حل BGT HYDROMET، فاصله ارتباطی مرجع معمولی عبارت است از:

• تقریباً 5-10 کیلومتر در مناطق باز

• تقریباً 1-2 کیلومتر در محیط های شهری

برد واقعی به زمین، ساختمان ها، ارتفاع آنتن و شرایط اطراف بستگی دارد.

این به مشتریان اجازه می دهد تا شبکه های نظارتی را مطابق با شرایط واقعی سایت طراحی کنند.

4. گسترش انعطاف پذیر برای چندین نقطه نظارت

پروژه های کشاورزی ممکن است با چندین مکان نظارتی شروع شود و بعداً گسترش یابد.

یک شبکه LoRaWAN می تواند چندین گره حسگر را از طریق دروازه ها پشتیبانی کند.

با توجه به مستندات راه حل فعلی، یک دروازه به طور کلی می تواند صدها گره حسگر LoRaWAN را پشتیبانی کند، اگرچه ظرفیت واقعی به شرایط پروژه بستگی دارد.

برای پروژه های بزرگتر نظارت بر کشاورزی، دروازه های اضافی را می توان برای گسترش پوشش شبکه اضافه کرد.

5. نظارت از راه دور بدون بازدیدهای مکرر از سایت

یکی از مزایای اصلی نظارت کشاورزی بی سیم دسترسی از راه دور به داده ها است.

کاربران می توانند بررسی کنند:

• شرایط آب و هوایی فعلی

• روندهای تاریخی

• وضعیت دستگاه

از طریق داشبورد رایانه شخصی یا برنامه تلفن همراه.

این امر نیاز به بازرسی های دستی مکرر از مکان های نظارتی توزیع شده را کاهش می دهد.

کاربردهای کشاورزی پایش آب و هوای LoRaWAN

راه حل را می توان در چندین سناریو مرتبط با کشاورزی استفاده کرد.

پایش آب و هوای زمین های کشاورزی

برای مناطق کشاورزی بزرگ، نقاط نظارت آب و هوای توزیع شده می توانند اطلاعات محیطی را از مکان های مختلف جمع آوری کنند.

داده‌های دما، رطوبت و فشار اتمسفر می‌تواند به کاربران در درک تفاوت‌های ریزاقلیم محلی کمک کند.

نظارت بر باغ

باغات اغلب شامل مناطقی در فضای باز هستند که شرایط محیطی ممکن است در مکان های مختلف متفاوت باشد.

نظارت بی‌سیم امکان نصب انعطاف‌پذیر را بدون استقرار گسترده کابل فراهم می‌کند.

نظارت بر محیط اطراف گلخانه

این راه حل را می توان در اطراف مناطق گلخانه ای برای جمع آوری اطلاعات محیطی از محیط بیرون استفاده کرد.

داده های جمع آوری شده می تواند به کاربران در درک تغییرات در محیط محلی کمک کند.

نظارت بر مناطق آبیاری

برای مناطق مرتبط با آبیاری، داده های پایش آب و هوا می تواند اطلاعات محیطی اضافی را برای حمایت از تصمیمات مدیریت کشاورزی ارائه دهد.

نظارت از راه دور مزرعه کشاورزی

برخی از مکان‌های کشاورزی دور از ساختمان‌ها، زیرساخت‌های ارتباطی یا منابع برق ثابت هستند.

برای این سایت های راه دور، LoRaWAN یک روش نظارت بی سیم عملی را ارائه می دهد.

قبل از استقرار یک سیستم پایش آب و هوای کشاورزی چه مواردی را باید در نظر گرفت؟

قبل از انتخاب تجهیزات، مشتریان باید چندین جزئیات پروژه را تأیید کنند.

پارامترهای مانیتورینگ

چه پارامترهای محیطی باید اندازه گیری شوند؟

راه حل استاندارد پشتیبانی می کند:

• دما

• رطوبت

• فشار اتمسفر

سایر پارامترهای آب و هوا را می توان با توجه به نیاز پروژه انتخاب کرد.

تعداد نقاط نظارت

چند مکان نیاز به نظارت دارند؟

این تاثیر می گذارد:

• تعداد سنسورها

• تعداد گره های LoRaWAN

• برنامه ریزی پوشش دروازه

شرایط منبع تغذیه

آیا برق اصلی در دسترس است؟

اگر نه، مشتریان باید در نظر بگیرند:

• عملکرد با باتری

• عملیات با انرژی خورشیدی

• راه حل های قدرت دیگر

فاصله ارتباطی

فاصله تقریبی بین گره های مانیتورینگ و دروازه ها چقدر است؟

محیط نصب باید ارزیابی شود زیرا موانع و زمین می توانند بر عملکرد ارتباطات تأثیر بگذارند.

فاصله گزارش داده ها

مشتری هر چند وقت یکبار به داده های به روز شده نیاز دارد؟

فاصله زمانی گزارش دهی توصیه شده برای اکثر پروژه های هواشناسی 15 دقیقه است.

فواصل کوتاه‌تر گزارش‌دهی می‌تواند به‌روزرسانی‌های مکرر را ارائه دهد، اما ممکن است مصرف انرژی را افزایش دهد.

الزامات پلتفرم

آیا مشتری به پلت فرم BGT HYDROMET نیاز دارد؟

یا اینکه مشتری قبلاً موارد زیر را دارد:

• پلت فرم داده

• سرور شبکه LoRaWAN

• سیستم مانیتورینگ

الزامات یکپارچه سازی پلت فرم باید قبل از تأیید سفارش تأیید شود.

نتیجه گیری

نظارت بر آب و هوای کشاورزی به راه حلی نیاز دارد که بتواند به طور قابل اعتماد در محیط های بیرونی، توزیع شده و گاهی اوقات راه دور عمل کند.

یک سیستم پایش آب و هوای LoRaWAN یک رویکرد انعطاف پذیر با ترکیب:

سنسور هواشناسی + گره LoRaWAN + دروازه LoRaWAN + پایگاه داده

به یک راه حل نظارت کامل.

در مقایسه با سیستم‌های سیمی سنتی، LoRaWAN می‌تواند نیازهای کابل‌کشی در مسافت‌های طولانی را کاهش دهد، از باتری یا استقرار انرژی خورشیدی پشتیبانی کند، دسترسی از راه دور به داده‌ها را فعال کند و امکان گسترش انعطاف‌پذیر نقاط نظارت را فراهم کند.

برای زمین‌های کشاورزی، باغ‌ها، محیط‌های گلخانه‌ای، مناطق آبیاری و مزارع کشاورزی دورافتاده، راه‌حل پایش هواشناسی مبتنی بر LoRaWAN BGT HYDROMET یک راه عملی برای جمع‌آوری و مدیریت داده‌های محیطی برای پروژه‌های نظارت در فضای باز ارائه می‌کند.