SmartAgro：基于 Arduino MKR GSM 的精准农业物联网方案 — 从田间到云端仪表盘
元器件清单
| 元件 | 数量 | 备注 |
|---|---|---|
| Arduino MKR GSM 1400 | 1 | 主控+蜂窝通信 |
| SORACOM Air 全球物联网 SIM | 1 | 数据传输 |
| MKR MEM Shield | 1 | MicroSD + Flash 存储 |
| GY-21 (SHT21) 温湿度传感器 | 1 | I2C，大气温湿度 |
| SI1145 UV/可见光/红外传感器 | 1 | I2C，光照指数 |
| SparkFun 土壤湿度传感器 | 1 | 模拟量，电容式 |
| DS18B20 防水温度探头 | 1 | OneWire，土壤温度 |
| 2×AA 电池盒或锂电池 | 1 | 供电 |
| MicroSD 卡 | 1 | 本地 CSV 日志 |
| 跳线、焊接工具 | 若干 |
系统架构
前端（田间节点）：MKR GSM + 传感器阵列 → 定时采集 → 写 SD 卡 CSV → 经 Soracom Air 发 JSON 到云端 → 深度睡眠省电。
后端（Soracom 平台）：Air 接收 → Harvest 存储 → Lagoon 仪表盘可视化 → 邮件告警（UV 指数/土壤湿度异常）。
数据载荷示例
{
"Latitude":53.3570404,
"Longitude":-6.2609935,
"soilTemp":20.56,
"soilHumidity":40,
"atmoTemp":22.12,
"atmoHumidity":62,
"uvLight":0.00,
"irLight":257,
"deviceName":"device1"
}
关键软件模块
checkFile()/createFile()：启动时检测/创建datalog.csv并写表头collectData()：轮询 6 个传感器，串口打印调试信息burnData()：追加写入 SD 卡parseData()：HTTP POST 到harvest.soracom.io，打印响应ArduinoLowPower.sleep()：采集间隔睡眠（可配置sleepTime）
用户可配置变量
deviceName：设备标识，便于舰队管理sleepTime：采集间隔（毫秒）proDebug：true调试需串口监视；false现场部署
SD 卡准备
FAT32 格式化，插入 MEM Shield，无需预建文件，固件自动创建/追加。
Soracom 后端搭建（图文 30+ 步）
- 注册 Soracom 账号，激活 SIM，建立群组
- 启用 Harvest 数据收集，配置 Lagoon 仪表盘
- 添加图表：时序折线（温湿度/光照/土壤）、地图定位、UV 告警阈值
- 配置邮件通知：土壤湿度 < 30% 或 UV 指数 > 8 触发
文中提供全程截图（共 30+ 张），手把手演示控制台操作。
外壳设计
作者设计 3D 打印外壳，顶部透明窗口供 SI1145 接光，底部防水接头引出土壤探头。STL 文件随项目开源。
成本与优势
- 单节点 BOM < $50，远低于商业方案
- 可无限扩展节点数，适配小农场到大农场
- 本地 SD 卡兜底，断网不丢数据
- 开源硬件固件，避免厂商锁定
项目源码与原理图
GitHub：SmartAgro 完整代码
Fritzing 原理图：schematics_rrBJ3HiIfc.fzz
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