Diaľkové monitorovanie napätia (batérie)
Pre IoT nadšencov, chovateľov dobytka, poľnohospodárov, priemysel
Batmonitor - vzdialené monitorovanie napätia
Batmonitor je systém určený na vzdialené monitorovania napätia batérie (alebo iných zdrojov). Pozostáva z párových LoRa zariadení - vysielača a prijímača, webového rozhrania pre archiváciu a vizualizáciu dát. LoRa vysielač vykoná raz za 10 minút meranie a dáta odošle do éteru. LoRa prijímač dáta príjme a skrz WiFi konektivitu prepošle do webaplikácie Batmonitor.
Dáta sa prenášajú na 433, alebo 868 MHz nosnej frekvencii s CHIRP (LoRa) moduláciou. Webové rozhranie Batmonitora má jednoduchý responzívny dizajn, vhodný pre počítače alebo smartfóny. Poskytuje aktuálne a historické informácie o napätí batérie, vrátane technických údajov o signále (RSSI, SNR, odchýlka frekvencie). Tieto údaje je možné zobraziť v grafickej vizualizácii čiarovými grafmi (ApexCharts) pre rôzne časové obdobia s možnosťou exportu vo formátoch .svg, .png, .csv pre účel ďalšej analýzy / vizualizácie v inom softvéri.
Príklady použitia
Ideálne pre monitorovanie napätia batérie v aplikáciách elektrických oplotkov, UPS, ostrovných inštaláciách, malých veterných elektrární... Vhodné aj pre rozšírenie o ďalšie IoT senzory, doplnkovú funkcionalitu, či samostatnú aplikáciu, pričom je možné implementovať viacero vysielačov a jedne prijímač, ktorý funguje ako "brána", prípadne aj obojsmernú half-duplexnú komunikáciu.
Podporované pásma
Podporované frekvenčné pásmo LoRa závisí od použitého LoRa modulu a regiónu. V Európe je zvyčajne k dispozícii pásmo 868 a 433 MHz. Pre pásmo 433 MHz je možné použiť modul SX1278 (RA-02), ktorý je dodávaný aj s konektorom u.FL. Pre kombinované pásma 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz a 923 MHz odporúčam použiť SX1276 (RFM95), ktorý pokrýva všetky tieto pásma.
Vysielač a prijímač
Vysielač a prijímač sú založené na open-source mikrokontroléri ESP32 (Lolin32) a LoRa module RA-02 (Semtech SX1278). Sú osadené na DPS 433_LoRa_Lolin32 z produkcie Your-IoT. Oba zariadenia sú programovo optimalizované pre nízkopríkonový režim low-power. Vysielač pracuje v režime hlbokého spánku a je prebudený časovačom RTC pri plánovanom meraní a prenose dát skrz LoRa, k batérii je pripojený skrz napäťový delič. Prijímač pracuje v režime ľahkého spánku a je prebudený externým zdrojom - signálom HIGH z prerušenia DIO0 na module RA-02 pri prijatí LoRa paketu. Zariadenie môže byť vybavené solárnym panelom a krabičkou. Lolin32 disponuje vstavaným nabíjacím obvodom pre Li-Ion / Li-pol batérie.
Iné platformy
Systém Batmonitor je možné integrovať aj do iných systémov napríklad cURL volaním, či s využitím JSON API endpointu. Batmonitor sa štandardne hostuje na vlastnom lokálnom serveri, alebo na webhostingu. V zmysle integrácie je možné využiť rôzne platformy, napríklad: Blynk, ThingsBoard, Ubidots alebo ThingSpeak...
Dostupný
Self-hosted
Grafy na stiahnutie
Open source HW
Responzívne
Viacjazyčná podpora
White labeling
Podpora a spätná väzba
Detaily
Hlavná stránka
Aktuálne dáta napätia batérie
Hlavná stránka Batmonitora zobrazuje úroveň napätia batérie v reálnom čase vrátane grafického zobrazenia napätia batérie za posledných 24 hodín a posledných 10 záznamov napätia vrátane informácií o kvalite signálu v tabuľkovom prevedení. Môžete si vybrať ľubovoľné časové obdobie v rámci grafu a stiahnuť si ho vo formáte .csv alebo .png pre ďalšiu vizualizáciu, či vlastnú analýzu skrz iný softvér.
Týždňové záznamy
Záznam dát za posledných 7 dné
Stránka s týždennou históriou poskytuje vizualizáciu úrovne nabitia batérie v priebehu 7 dní v podobe čiarového grafu. Ak má 12V batéria vlastný solárny regulátor, ktorý ju nabíja, môžete v grafe vidieť aj toto napätie, prípadne len klesajúcu tendenciu, ak nemá nabíjací obvod. Na základe záznamov môžete vidieť, v ktorý deň bolo na vašom poli slnečno alebo daždivo.
Konfigurácia
Prehľad LoRa nastavení riešenia
Konfiguračná stránka umožňuje používateľom zobraziť aktuálne nastavenie siete LoRa vrátane frekvencie, šírky pásma, spreading faktoru, režimu CRC, kódovacieho pomeru alebo sync wordu, ktoré sa používa na filtrovanie akejkoľvek inej prevádzky v rámci frekvencie. Tieto informácie sú užitočné pre budúce aktualizácie v rámci systému a rozširovanie siete LoRa senzorovej.
E-mailová notifikácia
Upozornenie na nízke napätie batérie
Batmonitor zasiela e-mailové upozornenie ihneď, ako zaznamená nižšie napätie batérie ako 11V. Toto upozornenie sa odosiela raz za 6 hodín, aby vás často nerušilo. Toto upozornenie je včasné, čo poskytuje dostatok času na fyzickú kontrolu batérie skôr, ako sa vybije na nebezpečné hodnoty pod 10,5 V, čo by mohlo viesť k sulfatácii.
Galéria
Často kladené otázky
Odpovede na najčastejšie otázky
Potrebujem webhosting na spustenie Batmonitora na mojom vlastnom serveri?
Áno, na spustenie Batmonitora budete potrebovať buď lokálny, alebo internetový webhosting. Na spustenie PHP skriptov pre Batmonitor musí byť na vašom serveri nainštalovaný Apache (HTTPD) alebo NGINX a databázový systém MariaDB / MySQL (odporúča sa phpMyAdmin).
Je ťažké nakonfigurovať webovú aplikáciu pre Batmonitor?
Konfigurácia webovej aplikácie pre Batmonitor je jednoduchá vďaka návodu krok za krokom vo formáte PDF. Návod obsahuje aj informácie ohľadom importu súboru .sql do MySQL a konfiguráciu súboru connect.php s vašimi prihlasovacími údajmi k databáze.
Aká je spotreba hardvéru?
Ak sa rozhodnete pre dostupný hardvér, napríklad Lolin32, musíte počítať s tým, že ide o devkit, ktorý má trvalo napájané isté časti. Z toho dôvodu má vysielač v režime deep sleep spotrebu 1,95 mAh a prijímač 13 mAh v režime light sleep. V prípade, že zariadenie má solárny panel a ten je dostatočne dlhú dobu vystavený slnečnému žiareniu, dokáže kompenzovať aj dennú spotrebu. Prijímač je schopný fungovať viac ako 6 dní bez dobíjania batérie (2000 mAh).
Je možné znížiť spotrebu prúdu?
Áno, je tu možnosť zakúpenia iného hardvéru, ktorý je drahší. Napríklad kit XIAO (ESP32-C6, ESP32-C3, nRF52840, RP2040, MG24 atď.) so spotrebou prúdu v rozsahu od 2 do 90 μA je možné osadiť na XIAO_LoRa dosku, ktorá je tiež od Your-IoT. Táto doska má integrované rezistory priamo na sebe a konektor na pripojenie vodičov z batériových svoriek a tiež aj integrovaný nabíjací obvod pre Li-Ion / Li-pol batérie. Táto doska plošných spojov je tiež menšia v porovnaní 433_LoRa_Lolin32. U prijímača neočakávajte spotrebu nižšiu ako 10 mAh z dôvodu, že najväčšiu časť spotreby tvorí LoRa prijímač v režime konštantného príjmu (aj keď mikrokontróler spí).
Aké jazykové mutácie ponúka rozhranie Batmonitor?
Batmonitor existuje v slovenskom, alebo anglickom jazyku. Samostatná verzia bez prepínania jazyka.
Je možné dáta z Batmonitoru previesť do iného systému?
Áno, Batmonitor poskytuje výstup JSON, ktorý je prístupný prostredníctvom GET požiadavky, čo umožňuje získať dáta vrátane časových značiek (time-series dáta).
Ako sa nadväzuje komunikácia medzi serverom a prijímačom LoRa?
Uzol LoRa komunikuje s Batmonitorom pomocou protokolu HTTPS. Spúšťačom pre túto akciu je, keď prijímač LoRa prijme údaje o napätí batérie (štandardne raz za 10 minút), pripojí sa k prednastavenej WiFi a vykoná požiadavku HTTPS POST. Dáta sa zapisujú do databázy prostredníctvom súboru PHP, na ktorý sa požiadavka vykoná.
Sú prenášané dáta skrz LoRa šifrované?
Dáta nie sú šifrované. Nie je to potrebné vzhľadom na to, že sa neprenášajú citlivé údaje. Šifrovanie je možné implementovať. Šifrovanie však predĺži celkový uptime zariadenia a úmerne skráti výdrž batérie. Pre rýchle kryptografické operácie odporúčam využiť AES kryptografický akcelerátor, ktorým ESP32 disponuje.
Ako vysielač vykonáva meranie?
Vysielač má napäťový delič, štandardne s pomerom 1:5,7 pre pokrytie rozsahu 0 až 15V. Na vstupe deliča napätia je trvalé napätie batérie a na jeho výstupe je napätie znížené pre bezpečný rozsah ESP32 (3,3V max). ESP32 prečíta hodnotu ADC, potom ju prevedie na milivolty a tiež vypočíta pôvodnú (vstupnú) hodnotu napätia batérie. Táto hodnota sa vysiela cez LoRa. Zmenou pomeru napäťového deliča môžete získať vyšší rozsah, napríklad aj do 48V, musíte však počítať s nižšou presnosťou kroku.
