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ESP-NOW 传感器,用于没有电源、没有 WiFi的地块

到了地块上,没有插座,也没有 WiFi。ESP-NOW 卫星节点两样都不需要:它靠一块电池或一片太阳能板工作,把读数送到一个在线的网关。

传感器处不需要 WiFi电池或太阳能开放的传感器固件,你的数据
外壳,自制硬件
12 V
设备上任何地方都没有市电电压
转发
卫星节点之间互相转发读数
开放
每位付费用户都能拿到源代码

ESP-NOW 卫星节点到底是什么

卫星节点是一台基于 ESP32 系列的小型测量设备,你把它放在作物所在的位置。它没有 WiFi 账号密码,也没有自己的订阅。它醒来,读取接在上面的任何传感器,把数值打进几十字节的数据包,然后通过 ESP-NOW 广播出去。ESP-NOW 是一种无线协议,用的是和 WiFi 相同的 2.4 GHz 硬件,但跳过了整套网络握手过程。

正因如此,卫星节点靠一块电池或一小片太阳能板就能坚持很久:无线电每次只开启几毫秒。而且因为它从不加入任何网络,在田间也就没有什么需要配置。通上电,它就开始发送。可以对比一下把传感器连上你的 WiFi,每台 WiFi 设备都得先走完这一步。

路径

一个读数如何到达你的仪表盘

四个步骤,其中只有一步需要网络。

1

卫星节点测量

它读取自己的探头,组装成一个数据包,每项测量各占一个独立的数据通道。

2

它广播出去

不需要配对,也不等任何确认。如果没有设备在听,这个数据包就直接丢掉,下一个在下一次心跳时发出。

3

网关接收

ESP-NOW 网关是你这套设备里唯一有 WiFi 的设备。它收集范围内每个卫星节点的数据包,并上报到你的 FairGrow 账户。

4

FairGrow 完成剩下的事

设备卡片、图表、历史、告警和自动化走的都是和 Zigbee 读数完全相同的路径。在你的仪表盘里,卫星节点就是一台和别的设备一样的设备。

关于信道,有一件事值得知道

卫星节点只能被监听同一个无线信道的网关收到。网关会跟随它所加入的 WiFi 接入点的信道,所以如果接入点换到了卫星节点不使用的信道,读数就会停止到达,而两边的设备看起来都完全正常。FairGrow 会替你检查这一点,并在设备卡片上说明,标出它实际发现的信道和它预期的信道。

硬件

卫星节点现在能测什么

下面每一台都是我们自己制作并刷写固件的,用的是你在任何地方都能买到的标准 ESP32 芯片。

土壤卫星节点

土壤湿度和土壤温度,一个卫星节点上接两到三对探头,这样一台设备就能读取多个深度或多个苗床。另见土壤湿度传感器应该多久测一次。

光照与土壤

光照传感器挨着土壤探头,这样你在同一个位置同时看到光照和湿度。有一个版本带一小块显示屏,直接在卫星节点上显示当前读数,方便你站在它旁边看。

叶面湿度

一块湿润板,把叶面湿度作为一类独立读数上报,在图表里有自己的颜色,在自动化里有自己的位置。这个传感器还有一个比较器输出:叶片一变湿,卫星节点就立刻发送,而不是等到下一次心跳。病害模型需要的正是这个时刻,所以它对作物保护很重要。

水泵与阀门

一种不只测量、还能开关的卫星节点:驱动不超过 12 V 的水泵或阀门,并把状态回报上来,让你在图表里清楚看到它什么时候运行、运行了多久。

ESP-NOW 网关

这台设备收集一切,并通过 WiFi 与平台通信。它自己也在测量,所以网关同时也是一台数据记录器,而不只是一个中转站。

新的传感器还在不断加入

我们一直在做新的传感器。有时是因为某位种植者需要一样还不存在的东西,有时是因为某个病害模型要的读数还没有人去测。如果你需要的东西不在这个清单里,告诉我们:这里大多数都是这么开始的。

在土壤里
土壤湿度%
土壤温度°C
ECµS/cm
pH无单位
在空气中和叶片上
温度°C
湿度%
光照lx
叶面湿度%
我们还能对接
水泵开 / 关
阀门打开 / 关闭
PARµmol/m²/s
你说一声按需提供

工业级传感器,没有工业级的价格

ESP-NOW 卫星节点不需要网络协议栈,也不需要自己的订阅,所以硬件可以保持简单。正因为简单,我们才能自己设计、自己制作:IP65 外壳,工业级元件,而不是从别人那里买一个封好的成品。

我们在自己可控的环境里小批量生产。也正因为这样,这个规模下的认证才做得到:CE 认证计划在 2027 年中。同样因为这样,成本价才压得住,你拿到的是一台工业级传感器,却没有通常随之而来的价格。

校准在平台上完成,不在卫星节点里

原始的土壤或湿润读数只是模拟输入上的一个数字,而多干算干、多湿算湿,会因探头、因土壤、因卫星节点而不同。所以卫星节点发送原始值,由 FairGrow 完成换算。

你设定两个点:传感器在干燥时读到多少,在湿润时读到多少。从那以后,百分比由服务器计算;如果你之后再细调校准,它会应用到你的全部历史数据,而不只是新读数。另外还有一个单独的小偏移量,用于位置偏高或偏低的传感器,这样你可以单独微调它,而不必动那两个点。

维护

给田间的数据记录器更新固件

固件通过无线方式更新,其中有一个限制,我们宁愿说明也不想隐瞒。

它如何运作

  • 网关把带 URL 的更新命令转发过去。
  • 卫星节点直接把镜像从 HTTP 流式写入它闲置的应用分区。
  • 不用 SD 卡,不用文件系统,不用数据线,也不用跑一趟现场。
  • 更新在主循环中执行,绝不在无线回调里执行;任何失败都会让数据记录器重启,固件保持原样。

一个我们不回避的限制

  • 卫星节点没有上行链路来确认自己,所以和网关不同,它没有一个到时就自动回滚坏镜像的期限。
  • 正因如此,每一个卫星节点固件版本在进入固件库之前,都会在真实硬件上测试。
路线图

接下来会有什么

写在这里是为了让你能据此做计划;只有在我们愿意被追究的地方,才会写上时间。

开发中

PAR

一种测量光合有效辐射的传感器,也就是植物真正用得上的那部分光。我们特意把它做成与光照卫星节点分开的传感器,因为勒克斯和 PAR 是不同的物理量,在海关和认证上也归入不同类别。

认证计划 2027 年中

用红外测叶面湿度

我们正在开发一款基于 MLX90614 红外测温模块的叶面湿度传感器。它不靠一块必须自己变湿的板,而是读取叶片温度并与空气温度比较,凝露最先出现的地方正是这里。这款传感器的 CE 认证计划在 2027 年中。

在路线图上

面向更远距离的 LoRaWAN

ESP-NOW 在开阔场地能传很远,但并非到处都行。对于它覆盖不到的距离,LoRaWAN 数据记录器在我们的路线图上,同时还有对已经使用该协议的传感器的支持。LoRaWAN 是 868 MHz 频段上的开放标准,所以在这方面你同样不必向我们购买。

如何选择

Zigbee 还是 ESP-NOW

多数种植者两种都用,而所有数据都汇到同一个仪表盘。

什么时候选 Zigbee

什么时候选 ESP-NOW

  • 那里没有插座,也没有接入点。
  • 地块在 Zigbee Mesh 覆盖范围之外。
  • 你想在田间开关一台水泵。
  • 你想要手上这台设备的源代码。

包含 ESP-NOW 传感器源代码

我们每周都在投入改进固件,我们 ESP-NOW 传感器的源代码也一并提供给你,无需额外费用。没有供应商锁定:你的传感器是标准设备,你的数据始终归你所有。这不是贴了标签的二进制文件,而是真正的程序代码,采用 MIT 许可证,这样在你把一个决策交给传感器之前,可以先读懂它到底做了什么。

常见问题

我们常被问到的问题

ESP-NOW 卫星节点是什么?

一台小而自给自足的测量设备,靠电池或太阳能运行,不需要 WiFi 也不需要 SIM 卡,把读数广播给 FairGrow 网关,再由网关转发到你的仪表盘。

我的地里需要 WiFi 吗?

不需要。只有网关需要 WiFi。卫星节点从不加入网络,这也正是它们在田间不需要任何设置的原因。

它能传多远?

在开阔场地比 Zigbee 更远,而且卫星节点之间可以互相转发,所以几台一起就能覆盖更大的范围。墙体、茂密的作物和金属都会削减距离,所以无论在哪里看到的数字都只当作起点,自己的情况要自己实测。想要有人帮你规划布点,可以通过支持咨询我们。

为什么我的读数没进来?

最常见的原因是网关和卫星节点的信道不一致。看一下设备卡片:上面写着它实际发现的信道和它预期的信道,通常这就是全部原因。

我可以用自己的传感器吗?

可以,在卫星节点支持的范围内;你会拿到 ESP-NOW 传感器的源代码,所以你能看到该在哪里添加。卫星节点不认识的数据通道会作为通用读数传上来,而不是被丢弃,这样在标签还没跟上的时候,数据已经保住了。

卫星节点能测叶面湿度吗?

可以,从叶面湿度传感器开始,它作为一类独立读数上报,你可以为它挂告警或自动化。基于 MLX90614 的红外版本正在开发中,认证计划在 2027 年中。

我可以自己给卫星节点更新固件吗?

可以通过无线方式更新。网关会把命令转发过去,数据记录器自己去取镜像,所以装在田里的传感器从来不需要用数据线。

在没有插座的地方测量

告诉我们这块地什么样,以及你想从它那里知道什么。我们会说明哪些设备合适、哪些不合适。

继续探索

相关指南

什么是 Zigbee?Zigbee 已经存在多年,并在全球范围内广泛使用。我们特意选择它,因为它可靠、高效又实惠。下面我们会用简单的话,慢慢为你讲清楚。阅读指南 →开放的 ESP32 硬件,开放的传感器固件FairGrow 运行在标准 ESP32 硬件和 Zigbee 传感器上。我们 ESP-NOW 传感器的源代码随订阅一起提供,采用 MIT 许可证,无需额外费用。阅读指南 →合适的传感器对于我们的欧洲客户,我们在经过认证、已预先组装的 Zigbee 传感器上搭建 FairGrow 平台,这些传感器早已被广泛使用。这是一个有意识的选择,而不是妥协。阅读指南 →标准传感器,无供应商锁定农业科技领域的许多平台都在销售自有的封闭式测量站。这种模式对供应商而言好处明显:你的数据和资金都无法转移到其他地方。而对你来说,这意味着三个问题。阅读指南 →

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