如何利用Sigfox實現(xiàn)智能喂鳥器的設(shè)計

連接鳥類喂食器的概念，能夠在種子罐空了時發(fā)出警報并分析鳥類對它的使用。

背景

根據(jù) CNRS 的一項研究，鳥類數(shù)量正在下降。這對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)來說是一個巨大的問題。這就是為什么幫助鳥類種群并收集有關(guān)其習(xí)慣和環(huán)境的數(shù)據(jù)很重要的原因。

我們項目的主要目標(biāo)是在寒冷的冬天為鳥類提供一些幫助來養(yǎng)活自己。鳥兒一天中的大部分時間都在尋找食物，尤其是為了抵御寒冷。這并不容易！他們的能量需要保持體溫，在食物資源減少的同時增加。

借助 Sigfox 技術(shù)，智能喂鳥器可以成為一種解決方案，該技術(shù)每小時發(fā)送一次信息。我們可以知道環(huán)境溫度，喂食器中的種子數(shù)量，以及鳥類使用喂食器的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

智能喂鳥器可以放置在私人花園以及公園或自然保護(hù)區(qū)中。

技術(shù)細(xì)節(jié)

我們的喂食器提供它的位置、溫度、種子的存在和鳥類使用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

通訊模塊

出于本項目的目的，我們使用 Arduino MKR FOX 1200 模塊。該模塊是一個集成了 Sigfox 通信模塊和溫度傳感器的 Arduino 電子平臺。借助 Sigfox 技術(shù)，可以以足夠的精度定位饋線。

位置功能對于我們的項目了解饋線的位置很重要。位置提供管理一組饋線的能力，并具有填充空饋線的警報。此外，它可以為評估鳥類種群提供寶貴的信息。溫度還將建立喂食器使用和氣候條件之間的聯(lián)系。

傳感器

超聲波傳感器

超聲波傳感器將評估進(jìn)料器的影響。有了這個傳感器，我們可以評估雞只對喂食器的使用情況。當(dāng)它們吃東西時，鳥兒就在傳感器前面。傳感器定期測量以檢測鳥類的存在。

LED和光敏電阻

LED 和光敏電阻可以讓我們知道饋線是否為空。

LED和光敏電阻放置在種子流動的進(jìn)料器的對面。如果光敏電阻檢測到 LED 的光，則饋線是空的。

溫度傳感器

溫度傳感器嵌入在 MKR FOX 1200 中。它提供有關(guān)饋線安裝環(huán)境的信息。

位置傳感器或 GPS

為了降低饋線的成本，我們使用了 Sigfox 技術(shù)的定位功能。也可以通過使用 GPS 模塊進(jìn)行更準(zhǔn)確的定位。

饋線說明

喂食器使用 Fusion 360 建模并使用 3D 打印機打印。它由以下部分組成：

一個罐子，它是一個汽水瓶，被環(huán)包圍以使其適應(yīng)進(jìn)料器結(jié)構(gòu)（圖中的黑色部分）。

主要喂食器部分，有兩個鳥類棲息地。幾個孔允許放置傳感器并通過電線。（圖中綠色）

安裝距離傳感器的盒子，安裝在棲木的前面（圖中橙色）

用于封閉傳感器種子系統(tǒng)的盒子，安裝在喂料器的側(cè)面（圖中的藍(lán)色）

一個用于封裝 sigfox 通信模塊的盒子，位于饋線下方（圖中黃色）

電子方案

饋線有兩個側(cè)面。在下圖中，您有一個帶有兩側(cè)的面包板（一個在頂部，一個在底部）。距離傳感器用于檢測鳥類的存在。LED 和光敏電阻用于檢測種子的存在，如前所述：LED 產(chǎn)生光，由光敏電阻檢測。

如果饋線已滿，種子會阻止光到達(dá)光敏電阻。

如果饋線是空的，光會激活光敏電阻。

溝通原則

我們使用 Sigfox 進(jìn)行通信。

我們不需要一直發(fā)送數(shù)據(jù)。為了節(jié)省電量，我們每小時只發(fā)送一個報告，數(shù)據(jù)大小只有 4 個字節(jié)。有具體信息的反饋就足夠了。

我們可以有很多喂食器。由于 Sigfox 網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程能力，我們可以創(chuàng)建一個非常大的饋線網(wǎng)絡(luò)。

每個饋線都使用 Sigfox 發(fā)送數(shù)據(jù)。在 Sigfox 后端，我們將信息重定向到我們的服務(wù)器。我們的服務(wù)器包含一個數(shù)據(jù)庫和一個網(wǎng)站來監(jiān)控我們的饋線。

界面

該接口可在此地址獲得http://grit.esiee-amiens.fr:8069/birdfeeder/layouts/index.php

我們目前只有一個喂鳥器，但可以添加許多其他喂鳥器。該接口可以支持并且已經(jīng)設(shè)置為接收來自其他饋線的附加信息。

我們有一張地圖，可以定位所有的喂鳥器。

我們可以單擊一個圖釘來查看有關(guān)饋線的信息。有種子水平、鳥類數(shù)量、溫度，以及該飼養(yǎng)者最近 24 次報告的圖表：

我們還有一個包含所有饋線及其信息的列表。這是每個饋線的最新報告：

可能發(fā)展的額外功能

在項目的發(fā)展過程中你還可以添加許多需要的額外功能

我們可以添加一塊太陽能電池板，使饋線更加自主和尊重環(huán)境。

我們還可以在給料機的支持中添加其他光傳感器，以提高種子水平讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

有些鳥可能有識別芯片（例如 RFID）。向喂食器添加芯片閱讀器將使我們能夠跟蹤鳥類并跟蹤它們的活動。

結(jié)論

將這個項目付諸實施讓我們看到了 Sigfox 技術(shù)改善我們與自然和環(huán)境的關(guān)系的所有可能性。除了技術(shù)，這個項目讓我們意識到我們生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性。讓我們希望它會帶來真正的改變。

我們用我們的智能喂鳥器做了一些測試。我們的原型已經(jīng)很實用了。這對我們的團隊來說非常令人滿意。這個項目可以改進(jìn)，我們將在不久的將來繼續(xù)努力。在這個項目中獲得的技能可以在許多其他項目中重復(fù)使用。