使用Nucleo Boards和Sigfox的自动灌溉系统

今天，我们想重点介绍康奈尔大学电气与计算机工程学院毕业生的自动灌溉系统。类似于加州大学洛杉矶分校 William Kaiser 教授监督下的SensorTile 顶点项目，这个智能灌溉系统在Joseph Skovira教授的指导下，旨在为未来的专业人士提供应对明天挑战的经验和知识。我们还要赞扬工程硕士研究生徐博一和布赖恩格罗斯，他们领导了这一开创性（双关语）智能灌溉系统的工作。

根据世界银行的说法，气候智能型农业 （CSA） 是“一种管理景观的综合方法——农田、牲畜、森林和渔业——应对粮食安全和气候变化的相互关联的挑战。” 到 2050 年，世界将需要多生产 70% 的粮食来维持将生活在我们星球上的 90 亿人，但这将需要“对水、土壤、养分和其他农业资源的管理方式进行重大转变，”根据国际原子能机构的说法。像康奈尔这样的一流大学因此承担起让学生理解和创造能够更好地管理这些资源以塑造未来社会的技术的准备。

康奈尔及其他地区！

乍一看，这个设计看似简单，但更深入的研究揭示了它的独创性。主设备向一个或多个从设备发送命令，每个从设备控制灌溉系统沿线的滴管阀。因此，该网络可以在特定时间自动开始浇水，检测和报告泄漏，或快速将新阀门集成到网络中以促进灌溉系统的扩展。主机和从机都使用NUCLEO-L152RE作为基础和STEVAL-FKI915V1扩展板，其中包括一个S2-LP模块以利用 Sigfox 网络。然后将该堆栈连接到外部阀门控制电路、电磁阀和水流量传感器。

因此，该项目的第一个优势在于其巨大的成本效益。灌溉系统往往非常昂贵，有些型号的成本为 100，000 美元。然而，通过使用 ST 产品，学生们能够设计出一种价格更实惠的设备，每台设备的成本不到 100 美元，并有可能惠及中小型农场。 第二个显着优势是其体积小，这使得部署和管理相当容易。奴隶可以在田间使用电池运行，小型外壳可以保护他们免受元素的影响，使整个安装更加实用，特别是对于技术投资较少的农民。这可能是该项目最被低估的方面之一，因为其易于部署为需要 CSA 以减少浪费和大幅提高效率的发展中国家的出色应用打开了大门。

自动灌溉系统的起源

康奈尔大学的学生通过试验STSW-S2LP-DK快速使用无线电，该开发套件提供图形用户界面以增加 STEVAL-FKI915V1 扩展板上 S2-LP 模块的可访问性。使用该开发套件的应用示例还有助于创建一个简单的网络以体验硬件功能。

学生们开始使用示例应用程序的源代码，然后根据他们的需要进行构建。例如，他们使用STM32CubeMX配置 NUCLEO-L152RE 的微控制器以初始化附加功能并超越原始功能集。他们还使用 Nucleo 板上的调试器来检查寄存器并更快地找到错误，这有助于他们解决在构建代码时出现的一些问题。

Sigfox：让数据和水流动

Joseph Skovira 教授还深入研究了使用 Sigfox 低功耗广域网 （LPWAN） 连接主设备和从设备的决定。学校曾为其他项目使用定制的亚千兆赫网络，学生们知道他们有多种选择，但 Sigfox 和 ST 之间的良好关系促使他们利用这个生态系统。

这种整合水平还降低了成本，这是试图普及气候智能型农业的项目的一个重要目标。此外，使用 Sigfox 加速了开发。例如，学校有一个 S2-LP 模块，其中预装了 Sigfox 固件。此外，网络协议中包含的安全功能为学生提供了抵御入侵的重要保护层。

学校的经历也非常积极。Sigfox 的现场销售工程师 David Baughman 告诉我们，安装网络非常简单，不到半小时就完成了。确实，主设备目前在迪尔蒙山学生农场的谷仓中。然而，学生们担心这个位置可能不够好，因为这座建筑坐落在山脚下，视线不是最理想的。尽管如此，所有连接到网络的设备和带宽都非常好，这证明了 Sigfox 网络的稳健性。 该项目的下一步是利用该网络优化主从设备之间的通信，以节省资源并展示该自动灌溉系统的可靠性和有效性。

审核编辑：郭婷