Hühnerstall Monitoring mit Funkstandard LoRa / LoRaWAN
LoRa4Huehner
Studiengang
Elektrotechnik (B.Eng.)Projektbeschreibung
Dieses Projekt befasst sich mit dem der Nutzung des Funkstandards LoRa (Long Range). In diesem Projekt wurde ein privates Netzwerk an Hühnerställen aufgebaut, das mit dem übergeordneten öffentlichen Netzwerk, dem "The Things Network" kommuniziert.
In einem Hühnerstall soll dabei die folgenden Daten aufgenommen und über LoRa versendet werden:
- Temperatur
- Luftfeuchtigkeit
- Luftdruck
- Eieranzahl
Die versendeten Daten sollen über den MQTT Broker des öffentlichen Netzwerkes einem eigenen MQTT Client mit Webserver bereitgestellt werden.
Die Benutzeroberfläche ist als Webapp realisiert, die in einem Browser geöffnet werden kann.
Auf dieser Website kann aktuell auf drei verschiedene Hühnerställe zugegriffen werden.
Das System ist modular aufgebaut und kann je nach Anwendungsfall erweitert werden.
Beteiligte Personen
| Studierendengruppe: | Johannes Christi, Matthias Groß, Daniel Bauer |
| Betreuer: |
Veranstaltung
Systems Engineering 1 (IK)
Laufzeit
WS 2020/21
Anforderungen
- Angedacht wurde ein einfacher, mobiler Hühnerstall mit Energieversorgung und Legestelle
- Das Gewicht der Legestelle muss auf die Eieranzahl untersucht werden und zwischen Huhn und Ei unterscheiden können
- Temperatur und Luftfeuchtigkeit soll gemessen werden
- Ein LoRa-Netzwerk soll zur Datenübertragung verwendet werden
- Ein Schwerpunkt ist die Kommunikation zwischen verschiedenen Hühnerställen, um Daten weiterzureichen.
So kann die Reichweite vergrößert werden. - Dieses Netzwerk muss die Daten für die Benutzeroberfläche bereitstellen
- Das System muss modular sein, d.h. eine neue Sensorik muss ergänzt werden können
- Die Benutzeroberfläche soll für den durchschnittlichen Smartphone-Besitzer ausgelegt sein
- Das Gehäuse soll mit einem 3D-Drucker hergestellt werden, um die Sensorik vor Witterung schützen
Umsetzung
Endgeräte & Netzwerk
- Der "Stallwächter" mit Sensorik befindet sich in jedem Hühnerstall und misst
- die Luftfeuchtigkeit,
- Temperatur,
- Luftdruck und
- die Anzahl der Eier.
- Diese Daten werden über LoRa entweder an ein Gateway des TheThingsNetwork gesendet oder bei Reichweiteproblemen über ein nächstgelegenes "Stallwächter"-Device weitergeleitet.
- Das TheThingsNetwork stellt einen MQTT-Broker, der die Empfangenen Daten published.
- Der MQTT-Client des Webservers bekommt die Daten, speichert sie ab und stellt diese auf der Webapp dar.
Der sogenannte Stallwächter (siehe Abbildung: "Stallwächter mit Wägezellen") ist das Endgerät in jedem Hühnerstall.
Es besteht aus mehreren Bauteilen, die auf einer Lochraster Platine aufgelötet sind (siehe Abbildung: "Innenleben Stallwächter").
Ein Development Board Wifi LoRa32 (V2.1) von Heltec dient zur Datenübertragung. Das programmierbare Board empfängt Daten, verarbeitet sie weiter, und versendet sie via LoRa. Ein Sensor BME280 für die Messung der Temperatur, des Luftdrucks und der Luftfeuchtigkeit, sowie ein Analog-Digital-Wandler (ADC HX711), sind ebenfalls auf der Platine aufgelötet. Letzterer wird für eine Wägezelle benötigt, mit der die Eieranzahl in einem Hühnernest ermittelt wird. Zusätzlich sind noch 3 Taster sowie eine LED aufgelötet, die eine einfache Steuerung des Stallwächters ermöglichen.
Die Lochrasterplatine ist in ein Kunststoffgehäuse geschraubt und die Stromversorgung des Development Board erfolgt über einen Mikro-USB Stecker. An der Außenseite des Gehäuses ist eine Antenne angebracht, mit der die Daten gesendet und Empfangen werden.
Verwendung
Benutzeroberfläche
Das Abrufen der Daten der Stallwächter erfolgt über eine Web-App.
Im Menü können die jeweiligen Hühnerställe, zusammen mit den gewünschten Daten angewählt werden. Es erscheint dann ein zeitlicher Verlauf der jeweiligen Daten, zusammen mit der aktuellen Eier Anzahl in der Bildmitte.
(c) Johannes Christi, Matthias Groß, Daniel Bauer
Hühnerstall Monitoring WebApp
http://141.82.74.122:8501 (derzeit nicht verfügbar)
Der Aufbau des Projekts und der Testablauf wird hier gezeigt: