مستشعرات ESP-NOW للحقول بلا كهرباء ولا wifi
في القطعة المفتوحة لا مقبس كهرباء ولا wifi. وقمر ESP-NOW لا يحتاج إلى أيٍّ منهما: يعمل على بطارية أو لوح شمسي ويرسل قراءاته إلى بوابة متصلة بالإنترنت.
ما هو قمر ESP-NOW في الحقيقة
القمر جهاز قياس صغير مبني على عائلة ESP32، تضعه حيث يوجد المحصول. ليس لديه بيانات دخول wifi ولا اشتراك خاص به. يستيقظ، يقرأ المستشعرات الموصولة به، يضع القيم في حزمة من بضع عشرات من البايتات ويبثّها عبر ESP-NOW، وهو بروتوكول راديو يعمل على عتاد 2.4 GHz نفسه الذي يستعمله wifi لكنه يتخطى مصافحة الشبكة بالكامل.
لهذا يستطيع القمر أن يعيش طويلًا على بطارية أو لوح شمسي صغير: الراديو يعمل أجزاء من الثانية في كل مرة. ولأنه لا ينضم إلى شبكة أبدًا، فلا شيء يُضبط في الحقل. تشغّله فيبدأ بالإرسال. قارن ذلك بـ توصيل مستشعر بشبكة wifi لديك، وهو ما يمر به كل جهاز wifi أولًا.
كيف تصل القراءة إلى لوحة التحكم لديك
أربع خطوات، وواحدة منها فقط تحتاج إلى شبكة.
القمر يقيس
يقرأ مسابره ويبني حزمة واحدة، وفيها قناة منفصلة لكل قياس.
ثم يبثّ
لا إقران، ولا إشعار استلام ينتظره. إن لم يكن أحد يستمع ضاعت الحزمة ببساطة، وتأتي التالية مع النبضة التالية.
بوابة تلتقط البثّ
بوابة ESP-NOW هي الجهاز الوحيد في تركيبتك الذي لديه wifi. تجمع حزم كل قمر في مداها وترسلها إلى حسابك في FairGrow.
FairGrow يتولى الباقي
البطاقة والمخطط والسجل والإنذارات والأتمتة كلها تسير على المسار نفسه الذي تسير عليه قراءة Zigbee. القمر جهاز في لوحة التحكم لديك مثل أي جهاز آخر.
أمر واحد يستحق أن تعرفه عن القنوات
القمر لا يصل إلا إلى بوابة تستمع على قناة الراديو نفسها. والبوابة تأخذ قناة نقطة الوصول التي تنضم إليها، فإذا انتقلت نقطة الوصول إلى قناة لا تستخدمها الأقمار توقفت القراءات عن الوصول بينما يبدو الجهازان بصحة تامة. يتحقق FairGrow من ذلك عنك ويقوله على بطاقة الجهاز، ويسمّي القناة التي وجدها والقناة التي كان يتوقعها.
ما يقيسه القمر اليوم
كل واحد من هذه نبنيه ونبرمجه بأنفسنا، على رقائق ESP32 قياسية يمكنك شراؤها من أي مكان.
قمر التربة
رطوبة التربة وحرارة التربة، مع زوجين أو ثلاثة أزواج من المسابر على قمر واحد، فتقرأ عدة أعماق أو عدة أحواض من وحدة واحدة. انظر أيضًا كم مرة ينبغي أن يقيس مستشعر رطوبة التربة.
الضوء والتربة
مستشعر ضوء بجانب مسبار تربة، فترى الضوء والرطوبة في الموضع نفسه. وهناك نسخة تحمل شاشة صغيرة تعرض القراءة الحالية على القمر نفسه، لحين تكون واقفًا بجانبه.
بلل الأوراق
صفيحة بلل تُبلّغ عن بلل الأوراق كنوع قياس خاص به، بلون خاص في المخطط وموضع خاص في الأتمتة. وللمستشعر أيضًا مخرج مقارنة: في اللحظة التي تبتلّ فيها الورقة يرسل القمر فورًا بدل أن ينتظر نبضته التالية. وتلك اللحظة هي بالضبط ما يحتاجه نموذج الأمراض، فهي مهمة لـ وقاية المحصول.
المضخة والصمام
قمر لا يقيس فقط بل يشغّل ويوقف: مضخة أو صمام بجهد لا يزيد على 12 V، وحالته تُبلَّغ إلى المنصة، فترى في المخطط بالضبط متى عمل وكم دام.
بوابة ESP-NOW
الجهاز الذي يجمع كل شيء ويتحدث إلى المنصة عبر wifi. وهو يقيس لحسابه أيضًا، فالبوابة مسجّل بيانات كذلك وليست مجرد محطة ترحيل.
مستشعرات جديدة تتوالى
نواصل العمل على مستشعرات جديدة. مرة لأن مزارعًا يحتاج شيئًا لا وجود له بعد، ومرة لأن نموذج أمراض يطلب قراءة لا يأخذها أحد. إن لم يكن ما تحتاجه في هذه القائمة فقل لنا: هكذا بدأ معظمها.
مستشعرات صناعية من دون السعر الصناعي
ولأن قمر ESP-NOW لا يحتاج إلى طبقة شبكة كاملة ولا إلى اشتراك خاص به، يبقى العتاد بسيطًا. وهذا ما يتيح لنا تصميمه وبناءه بأنفسنا، في غلاف IP65 بمكوّنات صناعية، بدل شراء منتج مغلق من جهة أخرى.
نصنع بسلاسل صغيرة، في بيئة نضبطها بأنفسنا. وهذا أيضًا ما يجعل التصديق في متناول هذا الحجم من الإنتاج: تصديق CE مُخطَّط لمنتصف 2027. وهو ما يبقي سعر الكلفة منخفضًا، فتحصل على مستشعر صناعي من دون السعر الذي يرافقه عادة.
المعايرة تجري على المنصة، لا على القمر
القراءة الخام من التربة أو من صفيحة البلل رقم يأتي من مدخل تناظري، وما يُعدّ جافًا وما يُعدّ رطبًا يختلف من مسبار إلى مسبار ومن تربة إلى تربة ومن قمر إلى قمر. لذلك يرسل القمر القيمة الخام ويقوم FairGrow بالتحويل.
تضبط نقطتين: ما يقرأه المستشعر وهو جاف وما يقرأه وهو رطب. من هناك يحسب الخادم النسبة المئوية، وإذا نقّحت المعايرة لاحقًا سرى ذلك على تاريخك كله وليس على القراءات الجديدة وحدها. وهناك إزاحة صغيرة منفصلة لمستشعر يقرأ أعلى أو أدنى قليلًا، فتعدّله دون أن تمسّ النقطتين.
تحديث مسجّل بيانات وهو في الحقل
البرنامج الثابت ينتقل عبر الهواء، مع حدّ واحد نفضّل أن نذكره بدل أن نخفيه.
كيف يعمل الأمر
- البوابة تمرّر أمر التحديث مع عنوان URL.
- القمر يسحب الصورة مباشرة من HTTP إلى قسم التطبيق غير المستخدم فيه.
- لا بطاقة SD ولا نظام ملفات ولا كابل ولا زيارة إلى الموقع.
- التحديث يجري من الحلقة الرئيسية، لا من استدعاء الراديو أبدًا، وأي فشل يعيد تشغيل مسجّل البيانات والبرنامج الثابت كما هو.
حدّ واحد نذكره بصراحة
- القمر ليس لديه وصلة صاعدة يؤكد بها نفسه، فبخلاف البوابة لا توجد مدة محددة تُرجع صورة سيئة من تلقاء نفسها.
- لذلك تُختبر كل نسخة من برنامج الأقمار على عتاد حقيقي قبل أن تصل إلى المكتبة.
ما هو قادم
نذكرها هنا لتخطط على أساسها، ولا نضع تاريخًا إلا حيث نقبل أن نُحاسب عليه.
PAR
مستشعر للإشعاع الفعّال في التمثيل الضوئي، أي الجزء من الضوء الذي يستعمله النبات فعلًا. جعلناه مستشعرًا منفصلًا عن قمر الضوء عن قصد، لأن اللوكس وPAR كميتان مختلفتان، ولأنهما يُصنَّفان بشكل مختلف في الجمارك وفي التصديق أيضًا.
بلل الأوراق بالأشعة تحت الحمراء
نعمل على تطوير مستشعر لبلل الأوراق مبني على مقياس حرارة بالأشعة تحت الحمراء من نوع MLX90614. فبدل صفيحة يجب أن تبتلّ هي نفسها، يقرأ حرارة الورقة ويقارنها بحرارة الهواء، وهناك يظهر التكاثف أولًا. وتصديق CE لهذا المستشعر مُخطَّط لمنتصف 2027.
LoRaWAN لمسافات أطول
يصل ESP-NOW بعيدًا في الهواء الطلق، لكن ليس إلى كل مكان. وللمسافات التي لا يغطيها، هناك مسجّلات بيانات LoRaWAN في خطة الطريق، مع دعم المستشعرات التي تعمل بهذا البروتوكول أصلًا. وLoRaWAN معيار مفتوح على نطاق 868 MHz، فهناك أيضًا لن تكون ملزمًا بالشراء منا.
Zigbee أم ESP-NOW
أكثر المزارعين يشغّلون الاثنين معًا، وكل شيء يصل إلى لوحة التحكم نفسها.
اختر Zigbee عندما
- المستشعر قريب من بيتك أو بيتك المحمي أو البوابة.
- تريد شراء عتاد جاهز من الرف، انظر مستشعرات قياسية بدون ارتباط بمورد واحد.
- شبكة من الأجهزة في الطريق تستطيع أن تبقي الإشارة قائمة.
- تريد استخدام منسّقك الخاص.
اختر ESP-NOW عندما
- لا يوجد مقبس كهرباء ولا نقطة وصول.
- القطعة خارج شبكة Zigbee.
- تريد تشغيل مضخة في الحقل.
- تريد مصدر الجهاز الذي تشغّله.
الكود المصدري لأجهزة استشعار ESP-NOW مرفق
نستثمر كل أسبوع في برمجية ثابتة أفضل، وتحصل معها على الكود المصدري لأجهزة استشعار ESP-NOW الخاصة بنا، دون أي تكلفة إضافية. لا ارتهان لمورّد واحد: أجهزة الاستشعار لديك قياسية، وبياناتك تبقى ملكك. ليس ملفًا ثنائيًا عليه ملصق، بل الرسم البرمجي نفسه، بموجب رخصة MIT، لتقرأ ما يفعله مستشعرك قبل أن تأمنه على قرار.
أسئلة تصلنا
ما هو قمر ESP-NOW؟
جهاز قياس صغير مكتفٍ بنفسه، يعمل على بطارية أو طاقة شمسية، لا يحتاج إلى wifi ولا إلى بطاقة SIM، ويبثّ قراءاته إلى بوابة FairGrow التي تمرّرها إلى لوحة التحكم لديك.
هل أحتاج إلى wifi في حقلي؟
لا. البوابة وحدها تحتاج إلى wifi. الأقمار لا تنضم إلى شبكة أبدًا، ولهذا أيضًا لا شيء يُضبط عليها في الحقل.
إلى أي مدى يصل؟
أبعد من Zigbee في الهواء المفتوح، والأقمار تستطيع أن تُرحّل بعضها لبعض، فعدة أقمار معًا تغطي مساحة أكبر. الجدران والمحصول الكثيف والمعدن تكلّف مدى، فاعتبر أي رقم تقرأه في أي مكان نقطة بداية وقِس حالتك أنت. اسأل عبر الدعم إن أردت مساعدة في تخطيط التوزيع.
لماذا لا تصل قراءاتي؟
السبب الأكثر شيوعًا هو عدم تطابق القناة بين البوابة والأقمار. راجع بطاقة الجهاز: فهي تسمّي القناة التي وجدها والقناة التي كان يتوقعها، وتلك عادة كل القصة.
هل أستطيع استخدام مستشعراتي الخاصة؟
نعم، في حدود ما يدعمه القمر، وتحصل على الكود المصدري لأجهزة استشعار ESP-NOW، فترى أين تضيف مستشعرًا. والقناة التي لا يعرفها القمر تصل كقراءة عامة بدل أن تُهمل، فتحفظ البيانات إلى أن يلحق بها الاسم.
هل يقيس القمر بلل الأوراق؟
نعم، كنوع قياس خاص به منذ مستشعر بلل الأوراق، ويمكنك تعليق إنذار أو أتمتة عليه. وهناك نسخة بالأشعة تحت الحمراء مبنية على MLX90614 قيد التطوير، وتصديقها مُخطَّط لمنتصف 2027.
هل أستطيع تحديث قمر بنفسي؟
عبر الهواء، نعم. البوابة تمرّر الأمر ومسجّل البيانات يجلب الصورة بنفسه، فالمستشعر في الحقل لا يحتاج إلى كابل أبدًا.
القياس حيث لا يوجد مقبس كهرباء
قل لنا كيف تبدو القطعة وما تريد أن تعرفه منها. سنقول لك أي الأجهزة تناسبها وأيها لا تناسبها.