Phần cứng của một trạm đo, và vì sao chọn từng món

Trang chủ nói HORIZON đo nước, đất và không khí. Bài này nói bằng thiết bị gì, và vì sao lại là những thiết bị đó.

Nội dung dưới đây mô tả phần cứng và đường dữ liệu hiện tại. Ảnh thiết bị là ảnh dự án; bản đồ minh họa trên trang chủ vẫn là sơ đồ, không phải ảnh vệ tinh hay bằng chứng cho một lần kiểm định vật lý cụ thể.

Nhóm 1 — Nước (Trạm Nước)

A02YYUW. Cảm biến siêu âm đo khoảng cách tới mặt nước, từ đó suy ra mực nước. Chọn siêu âm vì đầu đo không cần chạm nước: không có bộ phận ngâm lâu ngày trong nước lợ, nên ít hỏng và ít phải bảo trì hơn phao cơ khí.

ES-EC-WT-01. Đầu dò độ dẫn điện trong nước, dùng để suy ra độ mặn.

Firmware hiện đọc và truyền riêng EC (mS/cm và µS/cm), nhiệt độ nước, TDS và độ mặn. Việc có đủ các trường không biến chúng thành những đại lượng tương đương: HORIZON không quy đổi giữa ‰ và dS/m bằng một hằng số tùy ý, vì quan hệ đó phụ thuộc thành phần ion và nhiệt độ của chính nguồn nước.

Nhóm 2 — Đất và không khí (Trạm Đất)

ES-SM-THEC-01. Đầu dò cắm trong đất, đo cùng lúc độ ẩm, độ dẫn điện và nhiệt độ của đất. Một đầu dò cho ba chỉ số nghĩa là ba giá trị luôn đến từ cùng một điểm và cùng một thời điểm — quan trọng khi muốn so sánh chúng với nhau.

ES-PH-SOIL-01. Đầu dò đo độ pH của đất.

SHT30. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí ngay tại vườn. Đây là lý do trang Quan trắc phân biệt rõ "nhiệt độ không khí tại trạm" với "nhiệt độ khu vực" lấy từ nguồn ngoài: một cái là phép đo tại chỗ, một cái là dự báo theo ô lưới.

Nhóm 3 — Truyền dữ liệu (Gateway)

SX1278 (LoRa). Đường truyền tầm xa, điện năng thấp giữa hai trạm đo và gateway. Chọn LoRa vì nơi đặt trạm không cần có sóng di động — chỉ gateway mới cần.

Mô-đun di động. Gateway là điểm duy nhất cần kết nối internet; nó gom dữ liệu, ký xác thực rồi gửi về hệ thống.

ESP32. Vi điều khiển chạy trên cả ba thiết bị, đọc cảm biến và quản lý chu kỳ gửi dữ liệu.

Vì sao chia làm ba vai trò

Đặt cùng một bộ cảm biến ở cả ba nơi sẽ rẻ hơn về mặt thiết kế, và tệ hơn về mặt thông tin. Trên một dải đất rộng ba trăm mét, điều kiện ở mép sông và ở giữa vườn khác nhau — nên mỗi điểm đo thứ mà vị trí đó trả lời được tốt nhất, còn gateway không đo gì cả mà lo việc đưa số liệu ra khỏi cồn.