ESP-NOW 感測器,用於沒有電源、沒有 WiFi的田地
到了田地上,沒有插座,也沒有 WiFi。ESP-NOW 衛星節點兩樣都不需要:它靠一顆電池或一片太陽能板運作,把讀數送到一台連著網路的閘道器。
ESP-NOW 衛星節點究竟是什麼
衛星節點是一台建構在 ESP32 家族上的小型測量裝置,你把它放在作物所在的位置。它沒有 WiFi 帳號密碼,也沒有自己的訂閱。它醒來,讀取接在上面的任何感測器,把數值裝進幾十位元組的封包,再透過 ESP-NOW 廣播出去。ESP-NOW 是一種無線協定,使用與 WiFi 相同的 2.4 GHz 硬體,但省去了整套網路交握。
正因如此,衛星節點靠一顆電池或一小片太陽能板就能撐很久:無線電每次只開啟幾毫秒。而且因為它從不加入任何網路,在田裡也就沒有什麼要設定的。接上電,它就開始傳送。可以對照一下把感測器連上你的 WiFi,每一台 WiFi 裝置都得先走完這一步。
一筆讀數如何抵達你的儀表板
四個步驟,其中只有一步需要網路。
衛星節點進行測量
它讀取自己的探頭,組成一個封包,每一項測量各佔一個獨立的資料通道。
它廣播出去
不需要配對,也不等任何確認。如果沒有裝置在聽,這個封包就這樣遺失,下一個在下一次心跳時送出。
閘道器接收
ESP-NOW 閘道器是你整套設備裡唯一有 WiFi 的裝置。它收集範圍內每一個衛星節點的封包,並回報到你的 FairGrow 帳戶。
FairGrow 負責其餘的事
裝置卡片、圖表、歷程、警報和自動化走的都是與 Zigbee 讀數完全相同的路徑。在你的儀表板裡,衛星節點就是一台和其他裝置一樣的裝置。
關於頻道,有一件事值得知道
衛星節點只會被監聽同一個無線頻道的閘道器收到。閘道器會跟著它所加入的 WiFi 基地台的頻道,所以如果基地台換到衛星節點沒有使用的頻道,讀數就會停止進來,而兩邊的裝置看起來都完全正常。FairGrow 會替你檢查這件事,並在裝置卡片上寫明,列出它實際找到的頻道和它預期的頻道。
衛星節點目前能測什麼
以下每一台都是我們自己製作並燒錄韌體的,使用你在任何地方都買得到的標準 ESP32 晶片。
土壤衛星節點
土壤濕度與土壤溫度,一個衛星節點上接兩到三組探頭,讓一台裝置就能讀取多個深度或多個苗床。另請參考土壤濕度感測器應該多久測一次。
光照與土壤
光照感測器緊鄰土壤探頭,讓你在同一個位置同時看到光照與濕度。其中一個版本帶有一小塊顯示器,直接在衛星節點上顯示目前的讀數,方便你站在它旁邊查看。
葉面濕度
一塊潤濕板,把葉面濕度當成一種獨立的讀數回報,在圖表裡有自己的顏色,在自動化裡有自己的位置。這顆感測器還有一個比較器輸出:葉片一轉濕,衛星節點就立刻傳送,而不是等到下一次心跳。病害模型需要的正是這個時刻,因此它對作物保護很重要。
幫浦與閥門
一種不只測量、還能切換的衛星節點:驅動不超過 12 V 的幫浦或閥門,並把狀態回報回來,讓你在圖表裡清楚看到它何時運轉、運轉了多久。
ESP-NOW 閘道器
這台裝置收集所有資料,並透過 WiFi 與平台溝通。它自己也在測量,所以閘道器同時也是一台資料記錄器,而不只是一個中繼站。
新的感測器還在持續加入
我們一直在做新的感測器。有時是因為某位種植者需要一樣還不存在的東西,有時是因為某個病害模型要的讀數還沒有人去測。如果你需要的東西不在這份清單裡,告訴我們:這裡大多數都是這樣開始的。
工業級感測器,沒有工業級的價格
ESP-NOW 衛星節點不需要網路協定堆疊,也不需要自己的訂閱,所以硬體可以保持簡單。正因為簡單,我們才能自己設計、自己製作:IP65 外殼,工業級元件,而不是從別人那裡買一個封好的成品。
我們在自己可控的環境裡小批量生產。也正因為如此,這個規模下的認證才做得到:CE 認證預計在 2027 年中。同樣因為如此,成本價才壓得住,你拿到的是一顆工業級感測器,卻沒有通常隨之而來的價格。
校正在平台上完成,不在衛星節點裡
原始的土壤或潤濕讀數只是類比輸入上的一個數字,而多乾算乾、多濕算濕,會因探頭、因土壤、因衛星節點而不同。所以衛星節點傳送原始值,由 FairGrow 負責換算。
你設定兩個點:感測器在乾燥時讀到多少,在潮濕時讀到多少。從此之後百分比由伺服器計算;如果你日後再細調校正,它會套用到你的全部歷史資料,而不只是新的讀數。另外還有一個獨立的小偏移值,用於位置偏高或偏低的感測器,讓你可以單獨微調它,而不必動到那兩個點。
替田裡的資料記錄器更新韌體
韌體以無線方式更新,其中有一個限制,我們寧願說明而不想隱瞞。
運作方式
- 閘道器把帶有網址的更新指令轉下去。
- 衛星節點直接把映像檔從 HTTP 串流寫入它閒置的應用程式分割區。
- 不用 SD 卡,不用檔案系統,不用傳輸線,也不用親自跑一趟現場。
- 更新在主迴圈中執行,絕不在無線回呼裡執行;任何失敗都會讓資料記錄器重新啟動,韌體維持原樣。
一個我們不迴避的限制
- 衛星節點沒有上行連線可以確認自己,所以和閘道器不同,它沒有一個到期就自動把壞映像檔回復的期限。
- 正因如此,每一個衛星節點韌體版本在進入韌體庫之前,都會在真實硬體上測試。
接下來會有什麼
寫在這裡是為了讓你能據此規劃;只有在我們願意被要求負責的地方,才會寫上時間。
PAR
一種測量光合有效輻射的感測器,也就是植物真正用得到的那部分光。我們刻意讓它與光照衛星節點分開成獨立的感測器,因為勒克斯和 PAR 是不同的物理量,在海關與認證上也歸在不同類別。
以紅外線測葉面濕度
我們正在開發一款以 MLX90614 紅外線測溫元件為基礎的葉面濕度感測器。它不靠一塊必須自己變濕的板子,而是讀取葉片溫度並與空氣比較,凝結最先出現的地方正是這裡。這款感測器的 CE 認證預計在 2027 年中。
面向更遠距離的 LoRaWAN
ESP-NOW 在空曠處能傳很遠,但並非到處都行。對於它到不了的距離,LoRaWAN 資料記錄器列在我們的發展藍圖上,同時也包含對已經使用該協定的感測器的支援。LoRaWAN 是 868 MHz 頻段上的開放標準,所以在這方面你同樣不必向我們購買。
Zigbee 還是 ESP-NOW
大多數種植者兩種都用,而所有資料都匯入同一個儀表板。
什麼時候選 Zigbee
- 感測器就在你的住家、溫室或閘道器附近。
- 你想買現成的硬體,請看標準感測器,不受廠商綁定。
- 中間有一串裝置組成的 Mesh 可以把訊號接下去。
- 你想使用自己的協調器。
什麼時候選 ESP-NOW
- 那裡沒有插座,也沒有無線基地台。
- 這塊地在 Zigbee Mesh 的範圍之外。
- 你想在田裡開關一台幫浦。
- 你想要手上這台裝置的原始碼。
內含 ESP-NOW 感測器原始碼
我們每週都投入改善韌體,我們 ESP-NOW 感測器的原始碼也一併提供給你,無需額外費用。不受廠商綁定:你的感測器是標準設備,你的資料永遠屬於你。這不是貼了標籤的二進位檔,而是真正的程式碼,採用 MIT 授權條款,讓你在把一項決定交給感測器之前,先讀懂它到底做了什麼。
我們常被問到的問題
ESP-NOW 衛星節點是什麼?
一台小而能自給自足的測量裝置,以電池或太陽能運作,不需要 WiFi 也不需要 SIM 卡,把讀數廣播給 FairGrow 閘道器,再由閘道器轉送到你的儀表板。
我的田裡需要 WiFi 嗎?
不用。只有閘道器需要 WiFi。衛星節點從不加入網路,這也正是它們在田裡不需要任何設定的原因。
它能傳多遠?
在空曠處比 Zigbee 更遠,而且衛星節點之間可以互相中繼,所以幾台一起就能覆蓋更大的範圍。牆面、茂密的作物和金屬都會折損距離,所以不論在哪裡看到的數字都只當作起點,自己的狀況要自己量。想要有人幫你規劃配置,可以透過支援向我們詢問。
為什麼我的讀數沒有進來?
最常見的原因是閘道器與衛星節點的頻道不一致。看一下裝置卡片:上面寫著它實際找到的頻道和它預期的頻道,通常這就是全部的答案。
我可以用自己的感測器嗎?
可以,在衛星節點支援的範圍內;你會取得 ESP-NOW 感測器的原始碼,所以你看得出該在哪裡加。衛星節點不認識的資料通道會以通用讀數的形式送上來,而不是被丟棄,這樣在標籤還沒跟上時,資料已經保住了。
衛星節點會測葉面濕度嗎?
可以,從葉面濕度感測器開始,它以獨立的讀數形式回報,你可以替它掛上警報或自動化。以 MLX90614 為基礎的紅外線版本正在開發中,認證預計在 2027 年中。
我可以自己更新衛星節點嗎?
可以用無線方式更新。閘道器會把指令轉下去,資料記錄器自己去取映像檔,所以裝在田裡的感測器從來不需要接傳輸線。
在沒有插座的地方測量
告訴我們這塊地長什麼樣,以及你想從它那裡知道什麼。我們會說明哪些裝置適合、哪些不適合。
