摘要

数据采集是智慧灌溉系的第一步，他与物联网的关联异常密切。智慧灌溉系统需要实时数据来监测土壤湿度、温度、环境湿度、天气状况等。这涉及到传感器技术和物联网（IoT），计算机通过网络接收来自传感器的数据。本文将详细介绍智慧灌溉中数据采集的步骤。以一种典型的情况来描述如何进行数据采集。

数据采集的步骤

step 1 选择传感器

根据监测的需求，我们可以应该选择合适的传感器。

• 土壤湿度传感器：用于测量土壤中的水分含量。

• 温度传感器：监测土壤和环境的温度。

• 湿度传感器：测量空气中的湿度。

• 雨量计：记录降雨量。

• 风速和风向传感器：测量风速和确定风向。

• 光照传感器：监测在农田上的光照强度。

step2 安装传感器

将传感器安装在代表性的位置上，以确保数据的准确性。土壤湿度和温度传感器通常被埋在不同深度的土壤中，而其他传感器如湿度、风速和光照传感器则被安装在适当的高度和位置，以免受地面条件的影响。

step3 配置物联网设备

需要一个中心设备（如网关）来收集各个传感器的数据。LoRa 是一个很好的选择非常适合农田。

下面是有关相关通信技术的选择。

可以根据灌溉区域的大小和布局，选择适合的无线通信技术。

• Wi-Fi：适用于小范围且靠近互联网接入点的场合。适合做小demo，不适合实际使用。

• 蓝牙：短距离通信，通常用于近距离传感器。

• LoRa：长距离低功耗通信，适合大面积农田。

• NB-IoT：基于蜂窝网络的低功耗宽域网技术，覆盖广且信号穿透能力强。

关于LoRa的介绍

这里首先要说明，LoRa并不是网关！！！

LoRa（Long Range）不是指网关，而是一种低功耗广域网（LPWAN）技术，主要用于物联网（IoT）中的远距离无线通信。LoRa技术允许设备以低数据速率进行通信，从而实现长距离（通常几公里甚至更远）和低功耗的传输。

LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）是基于LoRa技术的网络协议，用于管理网络中设备的通信，它定义了设备如何连接到互联网以及如何进行数据传输。在LoRaWAN网络中，网关扮演着重要的角色。 LoRa网关

LoRa网关是连接LoRaWAN网络中的设备（如传感器和模块）和云服务器或网络服务器的中心设备。网关接收来自各个LoRa设备的信号，并将这些信号转发到互联网上的服务器。这些服务器会处理数据，并可能将命令或配置发送回网关，再由网关传送到相应的终端设备。

这里要说明一下网关的主要功能。

• 接收和转发数据：网关接收来自LoRa设备的数据，并通过互联网将数据转发到服务器。

• 多信道和多速率：LoRa网关通常支持多个信道，可以同时处理来自不同LoRa设备的信号，并支持不同的数据速率。

• 网桥功能：网关起到LoRa网络和互联网之间的网桥作用。

• 安全：网关有责任确保数据传输的安全性，通常是通过加密和身份验证机制实现。

因此，LoRa网关是构成LoRaWAN架构的关键设备之一，而LoRa本身是实现这种通信的无线电调制技术。

step4 物联网设备的部署和配置

首先是传感器的部署，需要把它安装到比较典型的位置，前文有写，这里不过多赘述。其次是网关的配置，要让网关能够接受来自所有传感器的数据。包括网关的物理位置，网络的配置，网关与传感器的通信配对以及安全设置。具体情况具体分析。

step5 数据收集和采集

主要包括三个步骤。

• 传感器监测：传感器按预定的频率收集数据，并将数据发送到网关。
• 数据聚合：网关收到数据后，可能会进行一些预处理，比如说数据压缩或格式转换。
• 数据传输：网关通过互联网将数据传输到中央服务器或云平台进行进一步的分析和存储。

PS这里的数据聚合和传输是一个比较复杂的过程后面会专门出一个文章来介绍。请期待。

step6 网络通信

网络通信的目的是为了能够通过互联网将数据传输到服务器或云平台，需要执行以下步骤。这里我将提供一个通用的操作指南。

• 选择数据计划：根据数据传输需求，选择合适的移动网络数据计划。对于物联网设备，一些运营商提供专门的M2M（机器对机器）数据计划。

• 获取SIM卡：需要一个SIM卡。从您的服务提供商那里获取SIM卡，并确保它已经激活。

• 确保网络覆盖：验证要部署设备的地区有良好的移动网络覆盖。基站是最起码的。

• 网络连接配置：不过多赘述。

• 插入SIM卡：将SIM卡插入网关设备的SIM卡槽。

• 访问网关配置界面：通过网关的网页界面进行，需要连接到网关的Wi-Fi或者通过以太网连接到网关，然后使用浏览器访问网关的IP地址。

• 配置移动网络设置：输入运营商提供的APN（接入点名称）。

然后就是输入用户名密码，设置网络类型，重启网关。这里可以测试一下，比如发送一条测试信息，用来保证数据可以流向服务器（或者是云平台）。

step7 数据接收

这里可以使用阿里云的IoT,在IoT中注册该设备并配置数据处理的规则。在阿里云IoT平台中，网关获取的数据通常会发送至阿里云IoT Hub，该Hub作为设备和阿里云服务之间的桥梁。一旦数据到达IoT Hub,我们可以设置将数据保存在阿里云的RDS数据库中。由于我们的需求是比如15分钟更新一次传感器的数据，所以RDS，关系型的数据库完全够用，不需要用到数仓，关于数仓和关系型数据库的区别大家可以自行查询。

完成这些操作以后我们就可以写后端（随便是python,java还是node）来编写api接口给前端使用了。那么采集数据的环节就完成了。这里只是一个简单的技术总览，每个环节的细节还是有些复杂的，都可以单独出几篇文章。后面有空我也会进行更新。