描述

介紹

蜜蜂是環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。蜜蜂可能面臨：

• 捕食者：某些動物種類可能會攻擊或突襲蜂巢以尋找食物。
• 蜂巢盜竊：有時養蜂人發現他們的蜂巢被盜。
• 殺蟲劑：它們對蜜蜂可能是危險的，因為它們可以殺死或削弱以花為食的昆蟲。
• 環境：它們可能會受到許多環境因素的影響，例如溫度和濕度波動以及空氣污染。

重要的是采取措施保護蜜蜂并確保其長期生存。因此，我們提出了一個使用微控制器和傳感器的監控系統，可以幫助養蜂人更好地了解和保護他們的蜂箱。

該系統由不同的傳感器組成：

• 濕度/溫度 DHT22 x2
• 溫度 DS18B20 x2
• 重量 HX711 x1
• 光照強度 SEN0291 x1
• 聲音x1

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

系統設置

傳感器

首先，每個組件都經過單獨測試，以驗證其功能是否正常。為實現此步驟，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溫濕度傳感器測試接線圖

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必須對所有傳感器（DS18B20、HX711、SEN0291）執行相同的操作。這些傳感器的連接和測試，請參考描述中的組件鏈接。

全部測試完后，我們做了一個通用的代碼，可以同時擁有所有的信息（我們的在文末有說明）

麥克風

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

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您必須首先在原型板上進行測試并檢查示波器上的信號以驗證功能是否正常。但是，可能會有很多噪音，這是顯而易見的。因此，您必須打印音頻電路的 PCB 才能獲得正確的結果。

數據傳輸

然后，LoRa-E5模塊用于無線傳輸數據。此信息被發送到服務器 (TTN)，服務器 (TTN) 將其發送到云 (Ubidots)。云允許在圖表上可視化數據。要使用該模塊并將數據發送到服務器，請轉到以下鏈接：https ://wiki.seeedstudio.com/Grove_LoRa_E5_New_Version/

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

一旦在 Ubidots 上，為了執行我們的代碼，我們將不得不創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。一切都準備好了！系統功能正常，可以啟動。

改進

為了使系統更緊湊、無線并避免噪音，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。

現在在 KiCad 中創建原理圖和封裝，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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構建系統

然后我們讓我們的系統防水，以保護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。傳感器通過電纜延伸，放置在蜂巢內/蜂巢上。

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盒子功能正常，只需要測試一下！

我們決定將我們的結果發布在另一個 Cloud Beep 上。這是我們得到的結果。

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