A system that uses ESP-NOW, LoRa, and other protocols to transport sensor data in remote areas without relying on WiFi.
Farm-Data-Relay-System
比赛/竞技, ESP32
⭐☆☆☆☆ (1/5)
已发布
项目简介
使用ESP-NOW、LoRa等协议传输远程传感器数据，无需WiFi。
Farm Data Relay System（FDRS）是一个专为农业物联网场景设计的轻量级无线数据中继系统，旨在解决偏远农场中WiFi和LoRaWAN基础设施覆盖不足的问题。该项目通过部署低成本、低功耗的接入点和中继器，利用ESP-NOW和LoRa协议为远程传感器和控制设备提供可靠通信链路，同时支持将数据无缝传输至MQTT或UART前端。
标签
项目特点
**多协议中继**：同时支持 ESP-NOW（短距高速）和 LoRa（长距低功耗），根据距离自动选择最优传输路径。
**无网运行**：完全脱离 WiFi 和蜂窝网络，依靠自组网节点接力传输，适合偏远农场、山区等场景。
**模块化设计**：传感器节点、中继节点、网关节点可独立部署，支持热插拔和灵活扩展。
**低功耗优化**：采用深度睡眠模式，电池供电的传感器节点可运行数月，适合野外长期部署。
**MQTT 集成**：网关节点支持 MQTT 协议，可无缝对接 Home Assistant、Node-RED 等物联网平台。
**开源硬件友好**：基于 Arduino 框架，代码兼容 ESP32 和 ESP8266，硬件成本低，易于复刻。
技术规格
| 主控芯片 | ESP32 / ESP8266 |
|---|---|
| 无线协议 | ESP-NOW（2.4GHz）、LoRa（868/915MHz） |
| 通信距离 | ESP-NOW：约 200m（视距）；LoRa：1-5km（视距） |
| 传感器接口 | I2C、SPI、模拟输入、数字 GPIO |
| 供电方式 | 3.7V 锂电池 / 5V USB / 太阳能板（需外接充电模块） |
| 工作电流 | 活跃模式：~80mA（ESP32）；深度睡眠：~10µA |
| 数据格式 | JSON（通过 MQTT 或串口输出） |
| 网关支持 | Raspberry Pi（Python 脚本接收并转发 MQTT） |
| 固件烧录 | Arduino IDE / PlatformIO |
项目资源
物料清单 (BOM)
| 物料名称 | 数量 | 参考价格 | 备注 |
|---|---|---|---|
| ESP32 开发板（如 NodeMCU-32S） | 1 | — | 用于传感器节点或中继节点 |
| ESP8266 开发板（如 Wemos D1 Mini） | 1 | — | 可选，用于低功耗节点 |
| LoRa 模块（如 SX1278 / RFM95） | 1 | — | 长距离通信 |
| DHT22 温湿度传感器 | 1 | — | 环境温湿度监测 |
| 土壤湿度传感器（电容式） | 1 | — | 土壤含水量检测 |
| BH1750 光照传感器 | 1 | — | 环境光照强度 |
| 18650 锂电池（3.7V） | 1 | — | 节点供电 |
| TP4056 充电模块 | 1 | — | 锂电池充电管理 |
| Raspberry Pi 3B+ 或 4B | 1 | — | 数据汇聚与 MQTT 转发 |
| 杜邦线（公对母/母对母） | 若干 | — | 传感器与主控连接 |
所需工具
| 工具 | 用途 | 是否必需 |
|---|---|---|
| Arduino IDE | 编写和烧录 ESP32/ESP8266 固件 | ✅ 是 |
| PlatformIO | 替代 Arduino IDE，支持库管理 | ▢ 推荐 |
| 烙铁及焊锡 | 焊接传感器和模块引脚 | ▢ 推荐 |
| USB 数据线（Micro/Type-C） | 连接开发板到电脑烧录程序 | ✅ 是 |
| 万用表 | 检测电压和连接通断 | ▢ 推荐 |
| 逻辑分析仪 | 调试 I2C/SPI 通信 | ▢ 推荐 |
能力画像
**记忆与知识检索**：3/5 — 需要查阅 ESP-NOW 和 LoRa 协议文档，以及各传感器数据手册。
**动手与操作**：4/5 — 涉及焊接、接线、面包板搭建，以及野外部署时的防水防尘处理。
**编程与算法**：3/5 — 主要基于 Arduino 框架编写 C++ 代码，需理解数据中继逻辑和低功耗策略。
**设计与建模**：2/5 — 硬件结构简单，无需复杂建模，但需设计节点外壳和安装支架。
**实验与调试**：4/5 — 需要反复测试通信距离、功耗和传感器读数，使用串口监视器和逻辑分析仪。
**协作与分享**：3/5 — 可通过 GitHub Issue 和 PR 参与改进，或分享自己的部署经验。
**学习与研究**：4/5 — 涉及物联网协议栈、低功耗设计、农业传感器选型等多个交叉领域。
**系统集成**：4/5 — 需要将传感器节点、中继节点、网关和 MQTT 平台整合成完整数据链路。
项目图库
所需技能
基础电子焊接与面包板搭建
Arduino 或 PlatformIO 固件开发（C++）
理解 ESP-NOW 和 LoRa 通信原理
熟悉 I2C、SPI 等传感器通信协议
基础 Python 脚本编写（用于网关）
MQTT 协议基本概念与配置
低功耗嵌入式系统设计（深度睡眠、定时唤醒）
野外部署的防水防尘与太阳能供电知识
适用场景
偏远农场或果园的环境监测（温湿度、土壤湿度、光照）
无 WiFi/蜂窝网络覆盖的山区、林场或牧场
需要低成本、低功耗、长距离传感器数据采集的场景
农业科研中的长期野外数据记录
智慧农业教学与开源硬件实践项目
作为 LoRa 和 ESP-NOW 混合组网技术的参考实现