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基于NB-IoT网络的兔舍环境实时监测系统

文献类型： 中文期刊

作者： 秦英栋 1 ; 贾文珅 2 ;

作者机构： 1.北京农学院计算机与信息工程学院

2.北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所

关键词： 窄带物联网;兔舍;环境监测;数字农业;低成本;物联网;Arduino;MQTT

期刊名称： 智慧农业(中英文)

ISSN： 2096-8094

年卷期： 2023 年 5 卷 001 期

页码： 155-165

摘要： 为满足兔舍环境监测调控需求,同时摆脱传统布线网络局限性,缩减网络资费、电路元件和控制系统成本,本研究提出一种基于窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)的兔舍环境实时监测系统.系统基于Arduino开发板,使用移远BC260Y模块与消息队列遥测传输协议(Message Queuing Telemetry Transport,MQTT)实现网络连接,利用SGP30、MQ137、5516光敏电阻传感器等多种传感器实现兔舍内部声、光、水、温、气五方面实时监测.数据在本地、云端存储的同时,系统可根据阈值报警,协助创造兔的最佳生存环境.研究中对比了NB-IoT网络与Wi-Fi、LoRa等其他网络的异同,根据物联网三层架构详细介绍了系统搭建技术与过程,并系统分析了元器件价格,经核算,整机成本不超过400元.设备在空舍测试中,检测到CO2浓度为420~440 ppm;MQ系列传感模组电压比值稳定于1;温度处于22~24℃;湿度上下波动10%;日光灯亮灭引起电压差2.6 V.进行了系统的网络与能耗测试,通过不同时间、场地、网络连接方式的对比,验证了本系统传输稳定可靠,能耗合理.系统使用MQTT通信协议的NB-IoT网络,平均每秒消息处理量(Transactions Per Second,TPS)为0.57,每分钟收发34.2条,上下浮动1条.系统运行时,电压约为12.5 V,电流约为0.42 A,平均功率为5.3 W.发生通信时,没有产生额外功耗,适用于实际养殖生产.本研究可为偏远或较大规模的养殖监测设备选取提供设备成本与网络选择参考价值.

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