Ανάπτυξη δικτύου Lorawan για τη γεωργία ακριβείας

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως στόχο την διερεύνηση και αξιολόγηση των Ασύρματων Δικτύων Αισθητήρων στην Γεωργία Ακριβείας. Κύριος στόχος της εργασίας είναι η υλοποίηση, παρουσίαση και αξιολόγηση ενός Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων, με χρήση του πρωτοκόλλου LoRaWAN, για την παρακολούθηση καλλιέργειας κρόκου Κοζάνης. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται παρουσίαση των Ασυρμάτων Δικτύων Αισθητήρων, με σκοπό την εξοικείωση του αναγνώστη με το θέμα. Αναλύονται εκτενώς οι οντότητες ενός Ασύρματου Δικτύου Αισθητήρων, τα πλεονεκτήματα χρήσης των δικτύων και οι περιορισμοί τους, καθώς και οι κατηγορίες τους. Επιπροσθέτως, αναλύεται η αρχιτεκτονική των δικτύων και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται και παρουσιάζονται θέματα ασφάλειας σε αυτά, όπως και οι εφαρμογές στις οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Επιπλέον στο δεύτερο κεφάλαιο προσδιορίζεται και περιγράφεται η έννοια της Γεωργίας Ακριβείας, οι δυνατότητες που παρέχει στον καλλιεργητή, καθώς και οι προκλήσεις που συναντώνται κατά τη χρήση της. Στο τρίτο κεφάλαιο παρουσιάζεται αναλυτικά το πρωτόκολλο LoRa, το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη του συστήματος, ενώ στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το σύστημα που δημιουργήθηκε, καθώς και οι οντότητές του. Επίσης, στο πέμπτο κεφάλαιο, αναλύονται τα δεδομένα που συλλέχθηκαν από τις καλλιέργειες και παρουσιάζονται τα αποτελέσματά των μετρήσεων. Τέλος, αναφέρονται οι προκλήσεις του συστήματος, καθώς και οι μελλοντικές δυνατότητές του.

This dissertation aims to investigate and evaluate Wireless Sensor Networks in Precision Agriculture. The main objective of the work is the implementation, presentation and evaluation of a Wireless Network of Sensors, using the LoRaWAN protocol, to monitor of Kozani yolk cultivation. Specifically, in the first chapter, the concept of Wireless Sensor Networks is presented, in order to familiarize the reader with the subject. The entities of a Wireless Sensor Network, the advantages of using networks and their limitations, as well as their categories are extensively analyzed. In addition, the network architecture and the protocols used are analyzed and security issues regarding Wireless Sensors Networks are presented, as well as the applications to which they can be used. In addition, the second chapter identifies and describes the concept of Precision Agriculture, the potentials it provides to the grower, as well as the challenges encountered during its use. The third chapter presents the LoRa protocol in detail, which was used for the development of the system, while the fourth chapter presents the system that was created, as well as its entities. Also, in the fifth chapter, the data collected from the crops are analyzed and the results of the measurements are presented. Finally, the challenges of the system are mentioned, as well as its future possibilities.