전기도 WiFi도 없는 밭을 위한 ESP-NOW 센서
밭에 나가면 콘센트도 WiFi도 없습니다. ESP-NOW 위성은 둘 다 필요 없이 배터리나 태양광 패널로 작동하며, 측정값을 온라인 상태인 게이트웨이로 보냅니다.
ESP-NOW 위성이란 실제로 무엇인가
위성은 ESP32 계열을 기반으로 만든 작은 측정 기기로, 작물이 있는 자리에 놓고 씁니다. WiFi 접속 정보도, 자체 구독도 없습니다. 깨어나서 연결된 센서를 모두 읽고, 값을 수십 바이트짜리 패킷에 담아 ESP-NOW로 송신합니다. ESP-NOW는 WiFi와 같은 2.4 GHz 하드웨어를 쓰면서 네트워크 접속 절차 전체를 건너뛰는 무선 프로토콜입니다.
그래서 위성은 배터리나 작은 태양광 패널로 오래 버팁니다. 무선이 켜져 있는 시간이 한 번에 몇 밀리초뿐이기 때문입니다. 그리고 네트워크에 들어가지 않으므로 밭에서 설정할 것이 하나도 없습니다. 전원을 넣으면 바로 송신을 시작합니다. 모든 WiFi 기기가 먼저 거쳐야 하는 센서를 WiFi에 연결하는 과정과 비교해 보세요.
측정값이 대시보드에 도착하는 과정
네 단계이며, 그중 네트워크가 필요한 단계는 하나뿐입니다.
위성이 측정합니다
자기 프로브를 읽어 패킷 하나를 만들고, 측정 항목마다 별도의 채널을 담습니다.
그대로 송신합니다
페어링도 없고, 기다릴 응답도 없습니다. 듣는 쪽이 없으면 패킷은 그대로 사라지고, 다음 패킷이 다음 주기에 이어집니다.
게이트웨이가 받습니다
ESP-NOW 게이트웨이는 전체 구성에서 WiFi를 갖춘 유일한 기기입니다. 전파가 닿는 범위의 모든 위성 패킷을 모아 당신의 FairGrow 계정으로 올립니다.
나머지는 FairGrow가 합니다
카드, 그래프, 추이, 알람, 자동화까지 모두 Zigbee 측정값과 똑같은 경로로 움직입니다. 대시보드 안에서 위성은 다른 기기와 다를 바 없는 하나의 기기입니다.
채널에 대해 알아 둘 한 가지
위성의 신호는 같은 무선 채널에서 듣고 있는 게이트웨이에만 닿습니다. 게이트웨이는 자신이 접속한 WiFi 액세스 포인트의 채널을 따라가므로, 액세스 포인트가 위성이 쓰지 않는 채널로 옮기면 양쪽 기기가 멀쩡해 보이는데도 측정값만 들어오지 않습니다. FairGrow가 이를 대신 확인해, 찾아낸 채널과 기대한 채널을 적어 기기 카드에 알려 줍니다.
위성이 지금 측정하는 것
여기 나오는 것은 모두 어디서나 구할 수 있는 표준 ESP32 실리콘으로 저희가 직접 만들고 펌웨어를 올린 것입니다.
토양 위성
토양 수분과 토양 온도를 위성 하나에 프로브 두세 쌍으로 측정합니다. 기기 하나로 여러 깊이나 여러 두둑을 읽을 수 있습니다. 토양 수분 센서는 얼마나 자주 측정해야 하는가도 함께 보세요.
빛과 토양
토양 프로브 옆에 광센서를 두어 같은 지점의 빛과 수분을 동시에 봅니다. 작은 디스플레이가 달린 버전도 있어, 바로 옆에 서 있을 때 위성에서 현재 측정값을 바로 읽을 수 있습니다.
잎 젖음
잎 젖음을 독립된 종류의 측정값으로 보고하는 젖음 감지판입니다. 그래프에서 자기 색을 갖고, 자동화에서도 자기 자리를 갖습니다. 이 센서에는 비교기 출력도 있어, 잎이 젖는 순간 다음 주기를 기다리지 않고 바로 송신합니다. 병해 모델이 필요로 하는 것이 바로 그 순간이므로 작물 보호에 의미가 있습니다.
펌프와 밸브
측정만 하지 않고 전환까지 하는 위성입니다. 12 V를 넘지 않는 펌프나 밸브를 작동시키고 그 상태를 되돌려 보고하므로, 언제 얼마나 돌았는지 그래프에서 그대로 확인할 수 있습니다.
ESP-NOW 게이트웨이
모든 것을 모아 WiFi로 플랫폼과 통신하는 기기입니다. 스스로도 측정하므로 게이트웨이는 중계국이기만 한 것이 아니라 데이터로거이기도 합니다.
새 센서는 계속 나옵니다
새 센서는 계속 개발하고 있습니다. 재배자가 아직 없는 것을 필요로 해서일 때도 있고, 병해 모델이 아무도 재지 않는 측정값을 요구해서일 때도 있습니다. 필요한 것이 이 목록에 없으면 알려 주세요. 여기 있는 대부분이 그렇게 시작했습니다.
산업용 센서, 산업용 가격은 빼고
ESP-NOW 위성은 네트워크 스택도, 자체 구독도 필요하지 않기 때문에 하드웨어가 단순하게 유지됩니다. 그래서 남이 밀봉해 놓은 제품을 사 오는 대신, IP65 하우징과 산업용 부품으로 저희가 직접 설계하고 제작할 수 있습니다.
저희는 직접 관리하는 환경에서 소량으로 생산합니다. 이 규모에서도 인증이 가능한 이유가 바로 그것이며, CE 인증은 2027년 중반으로 계획되어 있습니다. 또 그 덕분에 원가가 낮게 유지되어, 보통 산업용 센서에 따라붙는 가격 없이 산업용 센서를 쓰실 수 있습니다.
보정은 위성이 아니라 플랫폼에서
토양이나 젖음의 원시 측정값은 아날로그 입력에서 나온 숫자일 뿐이고, 어디까지를 건조로 보고 어디부터를 젖음으로 볼지는 프로브마다, 토양마다, 위성마다 다릅니다. 그래서 위성은 원시값을 보내고 환산은 FairGrow가 합니다.
두 지점을 설정합니다. 센서가 건조할 때 읽는 값과 젖었을 때 읽는 값입니다. 그 뒤로는 서버가 백분율을 계산하고, 나중에 보정을 다듬으면 새 측정값만이 아니라 전체 이력에 적용됩니다. 조금 높게 또는 낮게 자리 잡은 센서를 위한 작은 오프셋이 따로 있어, 두 지점을 건드리지 않고 한 대만 조정할 수 있습니다.
밭에 있는 데이터로거 업데이트하기
펌웨어는 무선으로 올라갑니다. 다만 숨기기보다 밝혀 두고 싶은 한계가 한 가지 있습니다.
작동 방식
- 게이트웨이가 URL이 담긴 업데이트 명령을 전달합니다.
- 위성은 HTTP에서 곧바로 이미지를 받아 쓰지 않는 애플리케이션 영역에 씁니다.
- SD 카드도, 파일 시스템도, 케이블도, 현장 방문도 필요 없습니다.
- 업데이트는 무선 콜백이 아니라 메인 루프에서 실행되며, 실패하면 데이터로거가 재시작되고 펌웨어는 그대로 남습니다.
솔직하게 밝히는 한 가지 한계
- 위성에는 스스로를 확인할 상향 회선이 없어, 게이트웨이와 달리 잘못된 이미지를 스스로 되돌리는 기한이 없습니다.
- 그래서 위성용 빌드는 모두 라이브러리에 들어가기 전에 실제 하드웨어에서 시험합니다.
앞으로 나올 것
계획에 넣을 수 있도록 여기에 적어 둡니다. 시기를 적은 것은 그 책임을 질 각오가 된 항목뿐입니다.
PAR
광합성 유효 복사, 즉 식물이 실제로 쓰는 빛을 측정하는 센서입니다. 광 위성과는 일부러 별도의 센서로 두었습니다. 럭스와 PAR는 서로 다른 양이고, 통관과 인증에서도 분류가 다르기 때문입니다.
적외선으로 재는 잎 젖음
MLX90614 적외선 온도계를 기반으로 한 잎 젖음 센서를 개발하고 있습니다. 스스로 젖어야 하는 감지판 대신 잎의 온도를 읽어 공기와 비교하는 방식이며, 결로는 바로 그곳에서 먼저 나타납니다. 이 센서의 CE 인증은 2027년 중반으로 계획되어 있습니다.
더 먼 거리를 위한 LoRaWAN
ESP-NOW는 열린 공간에서는 꽤 멀리까지 가지만 어디에나 닿는 것은 아닙니다. 닿지 못하는 거리를 위해 LoRaWAN 데이터로거와, 이미 그 프로토콜을 사용하는 센서에 대한 지원을 계획하고 있습니다. LoRaWAN은 868 MHz 대역의 공개 표준이므로 그쪽에서도 저희에게서 구입하실 필요는 없습니다.
Zigbee냐 ESP-NOW냐
대부분의 재배자는 둘을 함께 쓰고, 모든 값은 같은 대시보드에 모입니다.
Zigbee가 맞는 경우
- 센서가 집, 온실, 게이트웨이 근처에 있을 때.
- 완제품 하드웨어를 사고 싶을 때. 종속 없는 표준 센서를 보세요.
- 중간에 놓인 기기들의 메시가 신호를 이어줄 수 있을 때.
- 직접 쓰는 코디네이터를 사용하고 싶을 때.
ESP-NOW가 맞는 경우
- 콘센트도 액세스 포인트도 없을 때.
- 밭이 Zigbee 메시 바깥에 있을 때.
- 밭에 있는 펌프를 켜고 끄고 싶을 때.
- 지금 돌리고 있는 기기의 소스를 원할 때.
ESP-NOW 센서 소스 코드 포함
저희는 매주 더 나은 펌웨어에 투자하고 있으며, ESP-NOW 센서의 소스 코드도 추가 비용 없이 함께 제공합니다. 종속은 없습니다. 센서는 표준 제품이고 데이터는 당신의 것입니다. 스티커가 붙은 바이너리가 아니라 MIT 라이선스로 제공되는 스케치 그 자체이므로, 어떤 판단을 센서에 맡기기 전에 그 센서가 무엇을 하는지 직접 읽어볼 수 있습니다.
자주 받는 질문
ESP-NOW 위성이란 무엇인가요?
배터리나 태양광으로 돌아가는 작고 자립적인 측정 기기입니다. WiFi도 SIM 카드도 필요 없고, 측정값을 FairGrow 게이트웨이로 송신하면 게이트웨이가 대시보드로 전달합니다.
밭에 WiFi가 있어야 하나요?
아닙니다. WiFi가 필요한 것은 게이트웨이뿐입니다. 위성은 네트워크에 들어가지 않으며, 그래서 밭에서 따로 설정할 것도 없습니다.
얼마나 멀리까지 가나요?
열린 공간에서는 Zigbee보다 멀리 가고, 위성끼리 서로 중계할 수 있어 여러 대를 두면 더 넓은 범위를 덮습니다. 벽, 빽빽한 작물, 금속은 모두 거리를 깎아먹으니 어디서 본 숫자든 출발점으로만 보고 자기 현장은 직접 재 보세요. 배치를 함께 짜고 싶으면 지원으로 문의해 주세요.
측정값이 왜 들어오지 않나요?
가장 흔한 원인은 게이트웨이와 위성의 채널 불일치입니다. 기기 카드를 보세요. 찾아낸 채널과 기대한 채널이 적혀 있고, 보통 그것이 이야기의 전부입니다.
제 센서를 써도 되나요?
위성이 지원하는 범위 안에서 가능하고, ESP-NOW 센서의 소스 코드를 받으므로 어디에 추가하면 되는지도 보입니다. 위성이 알지 못하는 채널은 버려지지 않고 일반 측정값으로 들어오므로, 이름표가 따라붙기 전에도 데이터는 남습니다.
위성이 잎 젖음도 측정하나요?
네, 잎 젖음 센서부터는 독립된 종류의 측정값으로 올라오고 알람이나 자동화를 걸 수 있습니다. MLX90614를 쓰는 적외선 방식도 개발 중이며, 인증은 2027년 중반으로 계획되어 있습니다.
위성을 직접 업데이트할 수 있나요?
무선으로 가능합니다. 게이트웨이가 명령을 전달하고 데이터로거가 직접 이미지를 가져오므로, 현장에 설치한 센서에는 케이블이 한 번도 필요하지 않습니다.
콘센트가 없는 곳에서 측정하기
그 밭이 어떤 곳이고 거기서 무엇을 알고 싶은지 알려 주세요. 어떤 기기가 맞고 어떤 기기가 맞지 않는지 말씀드립니다.