水位監(jiān)測及洪水預警系統(tǒng)(基于環(huán)境因素)

目的:

?監(jiān)測降水(雨)和大氣壓，作為潛在洪水或水位變化的關鍵指標。

?通過The Things Stack使用LoRaWAN進行長距離無線傳輸數(shù)據(jù)，非常適合偏遠地區(qū)，如河流、水庫或農(nóng)村地區(qū)。

?對可能導致洪水的情況發(fā)出早期預警，以便采取積極的應對措施。

?在云平臺上可視化數(shù)據(jù)，以便進行持續(xù)監(jiān)控和趨勢分析。

先決條件:

?Arduino (C/ c++)編程基礎。

?電子學和傳感器的基本概念。

?熟悉Arduino IDE或PlatformIO開發(fā)環(huán)境。

?了解LoRaWAN通信和物棧操作。

?云物聯(lián)網(wǎng)平臺基礎知識。

所需材料和軟件：

硬件:

?WISBLOCK基礎：RAK19007基礎板輪緣Gen

?WISBLOCK核心：RAK3172 STM32WL5(集成LoRaWAN)

?WISBLOCK傳感器:

?RAK12030雨水傳感器

?BME680環(huán)境傳感器(用于大氣壓力、溫度和濕度)

?DS18B20溫度傳感器(如果浸入保護管中，用于環(huán)境溫度或水溫)

?WISBLOCK雜項:

?RAK1921 OLED顯示器(可選，用于調(diào)試和本地讀取)

?其他組件/配件：

?WisGate Edge Lite 2 (LoRaWAN網(wǎng)關)

?電池連接器電纜

?太陽能電池板連接器

?太陽能電池板

?螺絲刀

軟件:

?Arduino IDE或PlatformIO

?用于RAK模塊的Arduino庫(例如RAKwireless_RAK3372_BSP)和用于傳感器的特定庫(例如Adafruit_BME680， dallasttemperature, OneWire, Adafruit_SSD1306, Adafruit_GFX)。

?RAK7268V2網(wǎng)關配置軟件。

?在The Things Stack(用于LoRaWAN網(wǎng)絡)和用于可視化和警報的云物聯(lián)網(wǎng)平臺上的帳戶。

?預計持續(xù)時間：8-12小時。

學習成果:

?能夠設計以自然災害預防為重點的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

?能夠解釋與洪水風險相關的降水和大氣壓力數(shù)據(jù)。

?掌握LoRaWAN通信在潛在的挑戰(zhàn)環(huán)境(例如，農(nóng)村，障礙)使用物棧。

?具備配置關鍵警報和實時決策可視化數(shù)據(jù)的知識。

?有在戶外部署物聯(lián)網(wǎng)設備的經(jīng)驗，考慮水保護和能源自主。

設置和實現(xiàn)步驟：

?硬件組裝：將RAK3372 (Core)模塊連接到RAK1907 (Base Board)模塊。連接傳感器(雨傳感器，BME680, DS18B20)和OLED顯示器(如果使用)。連接電池電纜和太陽能板。

?開發(fā)環(huán)境配置：安裝Arduino IDE/PlatformIO，支持RAK3372板。為傳感器和OLED安裝必要的庫。

節(jié)點編程(RAK3372)：

?編寫代碼從雨傳感器讀取數(shù)據(jù)(雨滴檢測，或強度估計，如果傳感器允許)。

?從BME680讀取大氣壓力(快速的壓力下降可能表示低壓系統(tǒng)，因此表明惡劣天氣和可能的強降雨)。

?從DS18B20讀取溫度。

?執(zhí)行邏輯以偵測洪水風險情況(例如，在一段時間內(nèi)持續(xù)降雨，快速和持續(xù)的壓力下降)。

?將RAK3372配置為LoRaWAN節(jié)點，定期發(fā)送數(shù)據(jù)，并在檢測到風險情況時發(fā)送告警信息。

?實現(xiàn)低功耗模式(深度睡眠)，以最大限度地延長電池壽命。

?網(wǎng)關配置(RAK7268V2)：將網(wǎng)關接入網(wǎng)絡，配置為與the Things Stack相連。

Things棧配置：

?進入Things Stack控制臺。

?注冊網(wǎng)關：添加RAK7268V2網(wǎng)關。

?創(chuàng)建應用程序：創(chuàng)建新的應用程序。

?注冊設備(RAK3372節(jié)點)：使用其LoRaWAN憑據(jù)注冊設備。

?配置有效負載格式化器(解碼器)：編寫Javascript代碼來解碼傳感器有效負載。

?配置警報集成：向物聯(lián)網(wǎng)平臺或通知服務添加集成(例如，“Webhook”或“MQTT”)以接收洪水警報。

?測試與部署：在真實環(huán)境中測試系統(tǒng)，模擬降雨，觀察壓力變化。確保所有部件都安裝在防水外殼內(nèi)，并確保雨敏傳感器正確外露。

挑戰(zhàn)和故障排除提示：

?洪水數(shù)據(jù)解釋：將傳感器讀數(shù)與實際洪水風險相關聯(lián)可能需要更先進的數(shù)據(jù)分析和該地區(qū)的水文知識。考慮與外部氣象數(shù)據(jù)集成。

?防水：如果部署在戶外和靠近水源，所有電子元件必須在一個完全防水的外殼中(IP67或更高)。雨水傳感器必須設計為室外使用。

?雨水傳感器維護：雨水傳感器可能需要定期清洗，以防止污垢或碎片的積累，影響精度。

?網(wǎng)絡可靠性：確保LoRaWAN通信在惡劣天氣條件下(雨、風)是穩(wěn)健的，并且網(wǎng)關有一個最佳的位置。

評估標準:

?該系統(tǒng)精確監(jiān)測降水和大氣壓力。

?當滿足預先設定的條件時，會迅速而可靠地發(fā)出洪水風險警報。

?數(shù)據(jù)在云平臺上清晰可視化，允許有效監(jiān)控。

?該裝置對環(huán)境條件具有抵抗性，并在監(jiān)測期間利用太陽能自主運行。

?代碼健壯、高效，警報邏輯也很有效。

本文編譯自hackster.io