Αυτόνομο σύστημα απομακρυσμένης παρακολούθησης μελισσοκομικής παραγωγής

Abstract

Στα πλαίσια της πτυχιακής εργασίας το θέμα που επέλεξα αντικατοπτρίζει την ανάγκη μείωσης του οικονομικού κόστους της μελισσοκομικής παραγωγής. Για το λόγο αυτό η συσκευή που θα επιγραφεί παρακάτω θα επιτρέπει στο μελισσοκόμο να γνωρίζει την κατάσταση τις κάθε κυψέλης (βάρος κυψέλης, υγρασία και θερμοκρασία περιβάλλοντος) με ένα μήνυμα στο κινητό του τηλέφωνο, δίχως να χρειάζεται να μεταβεί ο ίδιος στο χώρο όπου βρίσκονται. Η υπηρεσία αυτή θα μειώσει τα έξοδα μετακίνησης του μελισσοκόμου καθώς οι κυψέλες συνήθως τοποθετούνται σε απομακρυσμένες περιοχές από τη έδρα του, αλλά και ως υποσύνολα απομακρυσμένα μεταξύ τους. Για την υλοποίηση του παραπάνω συστήματος η επιλογή των επιμέρους υλικών έγινε με γνώμονα την ευκολία εύρεσης τους, της υλοποίησης σε επίπεδο υλικού και λογισμικού, καθώς και του συνολικού κόστους παραγωγής, ώστε αυτό να είναι ανταγωνιστικό σε σχέση με τις υπάρχουσες υλοποιήσεις. Το σύστημα αποτελείται από τον κεντρικό μικροελεκτή, τέσσερεις αισθητήρες βάρους σε διάταξη γέφυρας Wheatstonε, chip ενίσχυσης και μετατροπής του σήματος αισθητήρων, αισθητήρα μέτρησης θερμοκρασίας και υγρασίας, GSM module διασύνδεσης, στοιχείο μπαταρίας λιθίου καθώς και φωτοβολταικό στοιχείο για την ενεργειακή αυτονόμηση του συστήματος. Ως κεντρικός επεξεργαστής, επιλέχθηκε ο μικροελεκτής STM32F070CBT6 της STmicroelectronics, με πυρήνα ARM 32-bit, στα 48MHz, 128 KBytes flash, 16KBytes SRAM. Για τη διασύνδεση των αισθητήρων βάρους με τον μικροελεκτή, επιλέχθηκε ο HX711 της Avia Semiconductor's, ως ενισχυτής και μετατροπέας του σήματος αισθητήρων από αναλογικό σε ψηφιακό. Για τη διασύνδεση του συστήματος με το χρήστη, επιλέχθηκε το GSM module SIM800L της Simcom, το οποίο λειτουργεί στις συχνότητες 850 / 950 / 1800 /1900 MHz των δικτύων κινητής τηλεφωνίας. Για την παρακολούθηση των κλιματικών συνθηκών περιβάλλοντος της κυψέλης, επιλέχθηκε ο ψηφιακός αισθητήρας SHT31 της Sensirion, ο οποίος είναι αισθητήρας παρακολούθησης θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας χώρου, χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης. Για τη διασύνδεση όλων των παραπάνω, την εύρυθμη λειτουργία τους και την επίτευξη των στόχων του συστήματος, η υλοποίηση του ενσωματωμένου λογισμικού αναπτύχθηκε σε γλώσσα προγραμματισμού C, με βάση το λειτουργικό σύστημα ανοιχτού κώδικα FreeRTOS της Real Time Engineers Ltd, σε περιβάλλον εργασίας TRUESTUDIO της ST Microelectronics