Plataforma Inalámbrica Apitronics

Apitronics es una plataforma inalámbrica diseñada para actividades al aire libre. Incluye una estación base, o “Hive”, que coordina un enjambre de “abejas” campo-listo que recogen datos e interruptores de control. Nuestra plataforma destaca por lo que es fácil de implementar dispositivos inalámbricos en entornos difíciles. Las características incluyen:

  • dispositivos de campo-listo : se ejecutan de manera eficiente en una batería LiPo, las abejas pueden ser recargadas a través de paneles solares o verrugas pared
  • enchufes modulares con sensores pueden personalizarse e interruptores : un conector resistente al agua le permite conectar o desconectar fácilmente una serie de sensores e interruptores
  • databasing local y la aplicación web : una pasarela gestiona la red inalámbrica y ofrece una interfaz de usuario basada en navegador – el sistema está protegido contra fallas de conectividad a Internet

Entonces, ¿qué es realmente? Qué hace la abeja depende de lo que los sensores o interruptores de conectar a su conector estanco. Actualmente nos encontramos pruebas de campo en dos granjas piloto y un jardín en la azotea. Cada uno tiene una combinación única de sensores. Todos ellos tienen una estación meteorológica diseñada por nosotros y está disponible aquí. Un campo o monitor de efecto invernadero también era común, proporcionando humedad y lecturas de la temperatura del suelo y del aire. En un sitio, incluso estamos haciendo algún seguimiento gallinero! Contamos con un sensor de la puerta y un sensor de nivel de agua. El sistema puede enviar alertas si se olvida de cerrar la puerta o para llevar agua a los pollos! Avanzar en la plataforma, estamos muy interesados ​​en los sistemas de control para el riego de los campos, invernaderos o sistemas de acuaponia. Creemos que una comunidad abierta a trabajar en estos problemas va a crear sistemas más económicos y diverso para las granjas. También hemos oído hablar de un montón de gente que piensa de las áreas fuera de la agricultura de la energía verde, la investigación ecológica, para geocaching. Sabemos que los demás se encuentra gran cantidad de aplicaciones para el hardware fuera de la agricultura! ¿Qué quieres decir con hardware de código abierto? Todo el hardware y software de fuente abierta es para los aficionados y empresas con fines de lucro por igual. Todo, desde los esquemas de circuitos, lista de materiales, diseños ambientales del recinto, y el software se mantiene como un proyecto de código abierto. Hardware de código abierto permite el desarrollo orientado al consumidor. Se anima a los usuarios a entender su producto, mantener, y mejorar ellos mismos. Se crea mejores y menos costosos productos. Se acelera la innovación. He visto y escuchado de primera mano que es necesaria la innovación en la electrónica de la agricultura. Como las prácticas agrícolas sean más sostenibles y diversificados, y se distribuye, se necesita una nueva generación de herramientas para reflejar eso. Al compartir una plataforma de hardware básico, llegamos a centrarse en las ideas que queremos probar. En vez de reinventar la rueda de bajo consumo de energía y los protocolos inalámbricos, podemos centrarnos en lo que los datos que se reúnen y cómo utilizarlo. Todavía no he decidido qué licencias específicas que va a utilizar para el hardware y el software. Sé que hay algunos matices sutiles entre los diferentes que hay. Mi principal preocupación es garantizar la continua apertura a los usuarios. ¿Cómo se me ocurrió Yo soy parte de  Hack Farm , una organización sin ánimo de lucro que pretende acercar a los agricultores e ingenieros en conjunto para tomar mejores herramientas. En un evento, Ben Shute me dijo que quería una mejor alarma de temperatura del invernadero. Los sistemas comerciales eran caros y eran incapaces de hacer lo que él necesitaba: enviar un mensaje de texto cuando algo está mal. Para mí, un hacedor de cosas y el entusiasta de Arduino, que sonaba muy simple. Quería poner un sensor de temperatura en el invernadero, el microcontrolador lo leería, y el uso de un teléfono celular que le envíe alertas. Puedo poner la idea en conjunto y teníamos un sistema que cuesta menos que cualquier otro sistema comercial, tenía todo lo que necesitaba ( y más), y era de código abierto.

Un prototipo muy temprano
Un prototipo muy temprano

Este primer intento fue una gran prueba de concepto. Sin embargo, me di cuenta de que yo sólo tenía que pasar el 10% de mi tiempo pensando en lo que el desarrollo del sensor que estaba usando o cómo hacer algo inteligente con los datos. En lugar de eso pasé mi tiempo de resolución de las comunicaciones, la energía, y la impermeabilización. Quería crear un sistema que no dependen de la infraestructura existente, como las comunicaciones telefónicas, 3G, o incluso Internet. Quería crear una arquitectura que se puso por su cuenta. Al principio, me sentía frustrado de que no podía encontrar una plataforma abierta de hardware que ofrece un dispositivos adecuados o arquitectura para aquellos que quieren probar nuevas ideas en ambientes al aire libre. Cualquiera de los dispositivos se venden sin impermeabilización o la arquitectura no se integró o el hardware era propietaria. Pero este vacío rápidamente se transformó de una molestia en una oportunidad cuando me di cuenta de que no estaba solo. Sólo en Hack Farm, otros fueron iterando mi primer prototipo. Pensé que debe haber un montón de gente ahí fuera que tienen necesidades similares y así empecé a trabajar en la plataforma Apitronics. La Plataforma La primera vez que desarrollé la abeja – un dispositivo compatible con Arduino, con bajo consumo de energía, la carga solar, reloj del calendario, tarjeta de dólares, y las cabeceras de las comunicaciones de radio y GPS. Junto con la capacidad de exponer cualquiera de los encabezados de Arduino al conector a prueba de agua de 9 pines, este dispositivo es extremadamente flexible y se puede ampliar en la interfaz con casi cualquier cosa. Sin embargo, una abeja aislado no es tan poderoso como lo que se puede hacer cuando muchas abejas están interconectados y gestionados por un dedicado equipo Linux embebido: la colmena. The Hive recibe lecturas, bases de datos a nivel local, y luego ofrece una página web local para que los usuarios pueden monitorear y controlar su enjambre de abejas. Se trata esencialmente de una aplicación web que está alojada dentro de su red local!

Apitronics Arquitectura
Apitronics Arquitectura

A partir de esta infraestructura básica, el potencial es enorme. Probar nuevos sensores se trata de escribir o encontrar drivers compatibles con Arduino. Nuevos algoritmos de automatización se pueden desarrollar rápidamente y probado en la colmena, aprovechando Linux y sus lenguajes de programación de alto nivel más amistosos. El protocolo de comunicaciones entre los Bee Hive y está diseñado para comunicar las lecturas del sensor de la abeja de la colmena y el actuador horarios y los comandos de la colmena a Bee. Se hace todo lo posible para que la adición de diferentes sensores y actuadores lo más fácil posible. Por ejemplo, un sensor nuevo se puede añadir sin hacer ninguna modificación en el software de la colmena, siempre y cuando el firmware abeja sigue las directrices del protocolo.

Una estación meteorológica abierto hardware
Una estación meteorológica abierto hardware

Ya hemos desplegado en tres sitios de prueba diferentes y hemos construido una variedad de diferentes tapones – es decir, las matrices de sensores que se conectan en una abeja. Actualmente nuestro tiempo y Plug Plug Humedad están listos para la fabricación y disponibles para esta campaña. Ambos son, por supuesto, campo-listo. El Plug tiempo también es compatible conWunderground como Estación meteorológica personal . Hasta donde sabemos, es la estación meteorológica más completa abierta hardware disponibles para su compra. Detalles técnicos The Bee The Bee cuenta con un ATXMEGA128A3, rompiendo cabeceras que son físicamente Arduino-compatible escudo y con las mismas asignaciones de pin-como el Akafuino.Puede hacer clic aquí para ver las asignaciones de pin-reales , pero básicamente consiste en cuatro UARTS, dos I2C, SPI y una (cierta superposición existe). La serie ATXMega actualmente no está soportado dentro del proyecto principal Arduino IDE, sino por una variante muy cerca Xmegaduino que soporta el núcleo lenguaje Arduino. Bocetos Arduino trabajan con poco esfuerzo en la mayoría de los casos. ElATXMega chipset cuenta con muchas características adicionales, incluyendo el hardware de comunicaciones adicional que se indica anteriormente, así como de 12 bits ADC.

Carcasa resistente que aún proporcionan un fácil acceso
Carcasa resistente que aún proporcionan un fácil acceso

Clavijas que no están siendo utilizados por los encabezados se dedican a la función de los periféricos, como tarjetas de USD, RTC del reloj del calendario, y las cabeceras de radio y GPS, destinado Xbee y Adafruit GPS respectivamente. Tenga en cuenta que los pasadores podrían reutilizados fácilmente. Actualmente, el módulo se interconecta con un programador y un chip FTDI, pero vamos a estar cambiando a la ATXMega128A3U antes del cumplimiento. Esto permitirá a los usuarios cargar y depurar mediante un cable microUSB. S2 módulos Xbee están soportados por la plataforma Apitronics. Para que se incluyan con sus recompensas, agregar $ 17 para el módulo de baja potencia o $ 28 o el módulo de largo alcance. Por favor, lea la Xbee fichas técnicas para obtener detalles sobre rangos. Enviaremos módulos correspondientes a su región. El dispositivo es extremadamente eficiente de la energía, el drenaje inferior a 1 mA durante el sueño. La batería incluida permite la abeja para funcionar durante varios días con una sola carga en función de la frecuencia y la duración de las abejas están despiertos. El conector resistente al agua 9 pines se puede conectar a cualquiera de los encabezados de la abeja en el interior del recinto. Esto le da una gran flexibilidad en la elección de qué tipo de sensores que desea interactuar con. Cada abeja incluye un tapón en bruto que se acopla a la abeja para que pueda elaborar sus propios tacos. Tapones, primas adicionales siempre serán puestos a disposición en nuestra tienda. Carga con paneles solares se emiten 6V a 24V se realiza con un seguimiento de power-point máxima (MPPT) chip. Podemos suministrar paneles solares junto con sus kits si se agrega un adicional de $ 25 o $ 35 dólares para los paneles de 6W y 10W respectivamente. Costes de envío adicionales se incluyen. La abeja también puede estar conectado a una verruga de la pared durante la operación, con la batería de polímero de litio como copia de seguridad. Esta opción se puede seleccionar uno o más de sus abejas después de la campaña, momento en el que vamos a ofrecer una batería de menor capacidad, pero una pared-verruga en lugar, sin costo adicional. La ventaja de esta configuración es que permite configurar la unidad Xbee como un router que amplía el alcance de su red Zigbee alrededor de ese punto. The Hive The Hive es un Negro BEAGLEBONE corriendo Linux. Se conecta con el coordinador Xbee a través de un dongle USB. Una utilidad Python ejecuta en segundo plano y gestiona la red de las abejas, guardar información en una base de datos CouchDB para su propia referencia y para la interfaz de usuario. Para cumplir, vamos a investigar el diseño de una capa para que el BBB puede comunicarse directamente al módulo a través de serie o incluso SPI, mejorando el factor de forma, reducir los costos y mejorar la fiabilidad. Actualmente utilizamos tarjeta de uS $ 16 GB para añadir memoria adicional.Velocidades de acceso de memoria no son impresionantes, que se hace evidente durante la representación gráfica. Estamos trabajando en diferentes soluciones de software para eso, pero estamos considerando soluciones de hardware en el cabo también. La App La aplicación es compatible actualmente con la capacidad de navegar por todas las abejas, las lecturas actuales, observe los datos históricos a través de gráficos y configurar alarmas vía correo electrónico y SMS.

Explora sus datos con nuestra aplicación
Explora sus datos con nuestra aplicación

Una de las principales características que vamos a desarrollar durante y después del Kickstarter es una interfaz para el usuario del programa si-entonces respuestas de tipo.Por ejemplo, un usuario puede decidir cancelar un trabajo de riego si llueve o para poner un ventilador si es demasiado caliente. Otra característica será la integración de los pronósticos Wunderground en la interfaz. El servicio Wunderground proporciona previsiones personalizadas basadas en tus estación meteorológica y queremos ofrecer a los usuarios que la información dentro de la interfaz de usuario de la plataforma. El Plug Tiempo Nuestra estación meteorológica es una estación meteorológica completa y personal de campo-listo, con los siguientes sensores:

  • presión atmosférica
  • humedad
  • temperatura
  • dirección del viento
  • Velocidad del viento
  • lluvia

Cuando usted recibe su estación meteorológica, habrá un proceso simple basada en navegador para su puesta en marcha como una estación meteorológica personal Wunderground. Además, los pines I2C y ADC adicionales se desglosan así que usted puede ampliar el dispositivo. Ya he probado a cabo la adición de sensores de humedad del suelo y yo proporcionaré tutoriales sobre cómo hacerlo. El kit se diseña para montar a un puesto de 1 pulgada pero debe ser fácil de improvisar otras soluciones. El Plug Humedad El Plug humedad es simplemente dos encerrados Sensiron SHT-10 ‘s montada en uno de los enchufes. Ellos proporcionan la temperatura y la humedad con precisiones típicas de + / -0.5 C y 4,5% de humedad relativa. Los usuarios de este conector también se beneficiarán de una fácil configuración basada en navegador. Plan de Desarrollo de Producto de Fabricación El objetivo de la Kickstarter es poner en marcha el hardware Apitronics como una plataforma de código abierto que puede sostener una comunidad de desarrolladores y aficionados. El desarrollo es casi completo. Sólo hay un poco de trabajo de diseño de hardware que hay que hacer antes de que podamos dedicar todo nuestro tiempo a la fabricación de:

  • Bee: cambiar a la versión USB de ATXMega
  • Hive: Diseño Cabo montar Xbee

En cuanto al software, una cantidad considerable de trabajo se realizará en paralelo con la fabricación. La prioridad más alta es un gestor de arranque que permita las actualizaciones de firmware a través de Zigbee, así como a través de USB. La interfaz de usuario también se refirió a sustancialmente cuando encontremos maneras de mover tanto la capacidad de la piratería de las interfaces de línea de comandos en el navegador web.

Los fondos nos permitirá automatizar la fabricación
Los fondos nos permitirá automatizar la fabricación

En el extremo de fabricación, como recaudar fondos, existe una jerarquía de procesos que podrían ser enviados a las instalaciones adecuadas más envergadura que serán capaces de completar las tareas mucho más eficiente que podamos:

  • montaje de placas de circuitos, de la abeja, el cabo de la colmena y la estación meteorológica
  • moldeo por inyección de la estación meteorológica: esto tendrá los más altos costos iniciales, pero garantiza nuestra capacidad para mantener esta parte del proyecto
  • diseñar nuestro propio cerramiento abeja o comunicar nuestras modificaciones a nuestro proveedor actual con el fin de ahorrar en los costos de retrabajo

A lo largo de las etapas finales de desarrollo y el establecimiento de fabricación, nuestra atención se centrará en la creación de algo sostenible y repetible por lo que siempre habrá hardware disponible para cultivar una comunidad de desarrolladores interesados ​​en aplicaciones inalámbricas al aire libre.

Créditos y agradecimientos En primer lugar, me gustaría dar las gracias a Hack Farm y todas las grandes personas que he conocido a través de la comunidad. Un agradecimiento especial a Ben Shute de abundante Roots Farm y Dorn Cox de Tuckaway Granja para participar como fincas piloto. Un agradecimiento especial para recuperar Azoteas Verdes, Cultivos ciudad verde, y su cliente de la repisa que nos permitió un entorno urbano para probar las cosas pulg Su respuesta ha sido invaluable. ¡Gracias a todos los que contribuyeron con el proyecto hasta el momento! Nuestra aplicación web elegante se desarrolló con RJ Steinert , no sólo el veterano de escribir aplicaciones web en Linux caja, sino también un compañero Hacker Farm. Nuestro hermoso video fue producido y editado por Anna Pinchuk . Gracias a Ergo Phizmis y Margarita Zalite para la banda sonora . Nuestro logo, infografía y otras golosinas visuales fueron diseñados por Christina Coobatis . Nuestro escudo UV ha sido diseñado y fabricado con  Plus fabricación , co-residente en el Laboratorio de Industria. En ese sentido, gracias a todos los demás miembros de la comunidad en Lab Industriaque han sido gente maravillosa con quien intercambiar ideas, sobre todo de mi baño compañeros CoSpan Diseño y Leaflabs. Por último, gracias a todos mis amigos y familiares que me han animado a lo largo de todo este proceso!

Riesgos y desafíosAprenda sobre la rendición de cuentas en Kickstarter

Aunque hemos reiterado el diseño Bee muchas veces y mano reunidos más unidades de las que nos gustaría pensar, ampliarán la fabricación será un nuevo reto. Vamos a seguir trabajando con el mayor número de parejas de hecho como sea posible para garantizar la calidad y la entrega oportuna de nuestros dispositivos. Tenemos dos métodos de producción disponibles para nosotros en el armario de la abeja y de la protección UV para los sensores meteorológicos que nos permitirán ajustar nuestra estrategia en función de sus respectivos volúmenes. Vamos a seguir trabajando con nuestros socios nacionales en el diseño y la producción de estos componentes. Para la colmena, se puede utilizar uno de dos métodos diferentes de cumplimiento: un enfoque de bajo volumen donde mantenemos las piezas actuales o podemos diseñar una capa para el BEAGLEBONE Negro. Para cada uno de estos elementos de la plataforma, factores fuera de nuestro control son componentes plazos de entrega, la disponibilidad y los costes, sino que se incansablemente mitigar estos riesgos a medida que avanzamos a través del proceso de cumplimiento. Nuestro objetivo es establecer un proceso de fabricación que se puede repetir para que podamos mantener la disponibilidad de nuestro hardware para fines de creación de prototipos.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *