Davis VP2 LoRaWAN con Arduino

[m.toso]

Buongiorno a tutti,
in questo topic voglio descrivervi il progetto a cui sto pensando da qualche mese, ma che da qualche giorno è diventato operativo.
Grazie a questo forum e grazie a bufera87 ho conosciuto la tecnologia LoRaWAN e ne sono rimasto totalmente affascinato. Basso bitrate, bassi consumi, lunghe distanze.
L'idea che si potesse collegare sensori in rete lontano da WiFi e senza connessione 2G/3G/4G mi sembrava rivoluzionaria. Poi scopro che per certe applicazioni le batterie durano anni: sempre più sorprendente. Poi, una volta capito il funzionamento di questa tecnologia, scopro The Things Network: una rete globale, open e decentralizzata che conta migliaia di gateway in tutto il mondo. Fantastico! Se possedessi un dispositivo LoRaWAN (che si appoggiasse a TTN) e se fossi sotto copertura di un gateway TTN pubblico/privato, il dispositivo sarebbe automaticamente connesso alla rete. E la forza di questa rete è data dalla community che la sostiene. Un po' come MeteoNetwork vero?
Bene, mi sono promesso di provare almeno una volta questa tecnologia ed eccomi qua a raccontarvi la prima fase del mio nuovo progetto.

Sono in possesso di una Davis VP2 cablata che recentemente ho pensionato a favore di sensoristica Ecowitt. Pensavo di tenerla come stazione di raffronto ma il suo essere cablata mi impediva di posizionarla in un luogo idoneo. Perché non renderla wireless, magari con tecnologia LoRaWAN?

Mi sono informato sulla fattibilità del progetto e dopo un sacco di ricerche in rete ho capito cosa mi sarebbe servito.

Mi sono munito di:

• Seeeduino LoRaWAN: una board di sviluppo simile ad Arduino, con tecnologia LoRaWAN incorporata. Il fatto di basarsi su Arduino mi permette di attingere a tonnellate di documentazione in rete. La scheda oltretutto ha 4 porte Grove che mi permettono di collegarci il...…
• Sensore di pressione atmosferica BMP280. Cosa mi serve? In questo progetto viene esclusa del tutto la console Davis. Senza console Davis non ho informazioni sulla pressione atmosferica. Come mai escludo la console? Perché mi collego direttamente alla ISS cablata con una...…
• Arduino shield RS485. Questa shield mi permette di alimentare la ISS Davis e di ricevere i dati raccolti dai sensori. Si tratta di dati grezzi, non c'è alcuna aggregazione e spesso questi valori vanno interpretati. Prendo ad esempio i dati del pluviometro: come faccio a definire la pioggia giornaliera se l'Arduino non sa nemmeno cos'è un giorno? Queste elaborazioni tradizionalmente vengono fatte dalla console Davis, nel mio caso verranno fatte a valle di questo sistema hardware.
• Un gateway LoRaWAN. Anche se la mia zona fosse coperta da un altro gateway, per questo progetto volevo usare un gateway sotto mio controllo. Faccio tutto questo a fini didattici, per conoscere LoRaWAN e The Things Network.
  Ho scelto un Dragino LPS8, open source anch'esso, personalizzabile e configurabile a piacimento.

Per programmare l'Arduino mi sono ispirato a:
Message Protocol . dekay/DavisRFM69 Wiki . GitHub
Direct connection to wired Davis ISS
Seeeduino LoRaWAN with GPS — TUM-GIS Sensor Nodes v0.0.1 documentation

Per quanto riguarda la parte applicativa, sia il gateway sia lapplicazione si appoggiano a The Things Stack v3, la versione di TTN che sta pian piano sostituendo TTN v2.

La parte software è quella più acerba. Vi scrivo nel momento in cui sono riuscito per la prima volta a trasmettere, ricevere e decodificare i dati della sensoristica. Ma niente di più.

I prossimi obiettivi, in ordine di priorità, sono:

• Esportare i dati da The Things Stack mediante le apposite Integrations, per renderli fruibili sul web.
• Ottimizzare il codice Arduino e permettere l'aggregazione di dati. Esempio: se trasmetto i dati ogni 5 minuti mi piacerebbe trasmettere massime/minime/medie di quei 5 minuti.
• Uscire dal laboratorio! Ora è tutto sulla mia scrivania. Chissà come si comporta il sistema sul campo? Come lo alimenterò?

Proprio a proposito di alimentazione c'è una considerazione da fare. Con questo progetto non riuscirò a sfruttare uno dei due vantaggi di LoRaWAN: il basso consumo energetico.
Nei progetti LoRaWAN tradizionali c'è molta attenzione al consumo energetico: le schede giacciono "ibernate" in sleep mode per gran parte del tempo, si risvegliano solo per raccogliere i dati dai sensori ed in seguito trasmetterli via radio. Si fa attenzione al consumo del singolo led e del singolo pin. Nel mio caso invece la ISS Davis viene costantemente alimentata altrimenti non riuscirei a raccogliere informazioni riguardo a raffiche, precipitazioni e rain rate.

Al momento non c'è altro da dire se non che vi terrò aggiornati in caso di evoluzioni (positive e negative) del progetto.


Chiudo il post con alcune immagini

La ISS VP2 collegata al Seeeduino
mtoso-VP2-lorawan-ISS.jpg

Il Seeeduino in dettaglio
mtoso-VP2-lorawan-seeeduino.jpg

Il gateway LoRaWAN Dragino LPS8
mtoso-VP2-lorawan-DraginoLPS8.jpg

I dati raccolti dal seeeduino visualizzati mediante interfaccia seriale USB
mtoso-VP2-lorawan-serialoutput.jpg

I dati raccolti dal Seeeduino trasmessi via radio al gateway e decodificati in The Things Stack v3
mtoso-VP2-lorawan-ttndata.jpg