Agri Monitor (LoRa)
Inhoud
v0.2.0 Startdocument voor agri monitor (POC) in opdracht van HAS Green Academy.
De Toekomst van Monitoring in Agro & Food
Een Modulaire en Slimme Meetoplossing
In de agro- en food-sector is inzicht in groei en bloei sterk afhankelijk van betrouwbare metingen in en rond het gewas en het wortelmilieu. In het project ontwikkelen studentgroepen verschillende monitoring-systemen die op locatie bij HAS Green Academy getest kunnen worden.
De oplossingen worden hoog over beschreven: er is bewust ruimte voor teams om eigen requirements op te stellen, keuzes te onderbouwen en iteratief te verbeteren.
1. Brede toepasbaarheid
De systemen zijn ontworpen met brede toepasbaarheid in gedachten: verschillende gewassen, teeltwijzen, proefopstellingen en seizoenen. Elk team definieert een eigen meetdoel (bijv. stress-indicatie, groeicondities, wortelmilieu, microklimaat) en vertaalt dat naar:
- meetpunten (waar/hoe vaak)
- sensorkeuze
- dataformaten en interpretatie
- testplan op locatie
2. Modulaire opbouw
Elk systeem bestaat uit losse, vervangbare bouwblokken. Denk aan:
- Sensor-node (microcontroller + 2–4 sensoren)
- Communicatiemodule (LoRaWAN)
- Voedingsmodule (externe voeding; accu/solar als uitbreiding)
- Back-end (MQTT server, database)
- Dashboard / data-analyse (minimaal: uitlezen + trend; uitbreiding: alerts)
Deze modulaire aanpak maakt het mogelijk om later sensoren te wisselen, nodes toe te voegen of een andere datastroom te kiezen zonder de hele oplossing opnieuw te bouwen.
3. Eenvoudige communicatie (LoRa)
Elk systeem moet data verzenden via LoRa (EU868). De implementatie is LoRaWAN via een gateway.
Belangrijk is dat teams rekening houden met:
- payload-grootte en verzendinterval (duty-cycle)
- foutafhandeling (missed packets, CRC, retries)
- identificatie van nodes (node-id) en meetkanalen
- energieverbruik versus meetfrequentie
4. Beheer op afstand
De oplossing ondersteunt (minimaal conceptueel, bij voorkeur ook technisch):
- status van het systeem (online/offline, batterij/voeding, meetfouten)
- logging en diagnose (zodat testen op locatie reproduceerbaar zijn)
- optioneel: eenvoudige herconfiguratie (bijvoorbeeld meetinterval) óf een plan daarvoor
5. Meten en opslaan van omgevings- en gewasparameters
De kern is het verzamelen en bruikbaar maken van data. Elk team beschrijft:
- welke parameters worden gemeten en waarom (link met groei/bloei)
- meetfrequentie (bijvoorbeeld elke 5 minuten is vaak geschikt, maar motiveer dit)
- opslag (time-series database, of eenvoudige cloud/local opslag)
- visualisatie (grafiek, trends, grenzen/alerts)
6. Unique Selling Point (USP)
De oplossingen onderscheiden zich door:
- focus op praktijk-testbaarheid op locatie
- modulair en uitbreidbaar (sensoren/nodes)
- LoRa als robuuste communicatie voor buiten/veldopstellingen
- duidelijke koppeling tussen metingen en teeltinzicht (groei/bloei)
Projectopdracht
Doel
Ontwikkel in groepsverband een monitoring-oplossingen die op locatie bij HAS Green Academy getest kunnen worden. Elke oplossing meet een relevante set parameters die inzicht geeft in groei- en bloeicondities van planten.
Randvoorwaarden
Per systeem:
- 2 tot 4 sensoren integreren (en onderbouwen)
- LoRa-communicatie toepassen (EU868)
- Externe voeding (bijv. adapter/powerbank);
Nice-to-have: accu + solar voor buiten meetstations
- Een hoog-over ontwerp (architectuur + keuzes), met ruimte voor eigen requirements
- Realistisch testbaar op locatie (montage, behuizing, bereik, data-uitleesbaarheid)
Niet verplicht (wel waardevol als uitbreiding):
- OTA/remote configuratie
- lokale buffering bij verbindingsverlies
- kalibratie-aanpak en foutmarges
- eenvoudige alerts (drempelwaarden)
Deliverables
- Conceptdocument (README + diagrammen)
- meetdoel en context
- architectuur (node → LoRa → gateway/back-end → dashboard)
- sensorkeuze + meetbereik/accuratesse + motivatie
- datamodel/payload (voorbeeld payloads)
- Requirements (team-eigen)
- functioneel (wat moet het kunnen)
- niet-functioneel (energie, robuustheid, onderhoud, kosten)
- testbare acceptatiecriteria
- Proof of Concept
- werkende meetketen of aantoonbaar deel daarvan
- demo met minimaal één realistische meetcyclus
- Testplan
- wat ga je op locatie testen, hoe, en welke succes-criteria
- Reflectie
- beperkingen, verbeterpunten, volgende iteratie
Testen op locatie
Bij het testen op locatie is belangrijk:
- montage/plaatsing van sensoren (hoogte, oriëntatie, afscherming)
- invloed van weer/zon/regen op metingen
- LoRa-bereik en betrouwbaarheid
- interpretatie: wat zegt de data over groei/bloei, en wat niet?
Inspiratie
Onderstaande systemen zijn ter inspiratie. Teams mogen varianten maken, combineren of eigen concepten voorstellen, zolang randvoorwaarden gehaald worden.
Systeem A — Canopy Microclimate Node
Doel: microklimaat net boven/naast het gewas volgen (relevant voor groei/bloei en stress).
Sensoren (kies 2–4):
- luchttemperatuur
- luchtvochtigheid
- CO2 (optioneel, afhankelijk van context)
- PAR/licht (indicatie van fotosynthese-condities)
LoRa: periodiek (bijvoorbeeld 5 min) microklimaatpayload.
Nice-to-have: stralingsschild + ventilatie voor betere luchtmeting.
Systeem B — Weerstation / Microklimaat Referentie
Doel: referentiemetingen buiten/veld voor correlatie met gewascondities.
Sensoren (kies 2–4):
- buitentemperatuur + luchtvochtigheid (combi-sensor)
- windsnelheid (evtueel windrichting als extra)
- regen (ja/nee of tipping bucket)
- straling / zoninstraling (indien beschikbaar)
LoRa: meetinterval bijvoorbeeld 5 min; extra event bij regen-start.
Nice-to-have: autonoom (solar + accu).
Systeem C — Wortelmilieu / Substraat Monitoring
Doel: inzicht in wortelcondities (sterk bepalend voor groei en opname). Let op! Dit is een moeilijke opdracht omdat geschikte sensoren niet eenvoudig te krijgen zijn.
Sensoren (kies 2–4):
- vochtgehalte (substraat/grond)
- EC (geleidbaarheid; indicatie nutriënten/zouten)
- bodem-/substraattemperatuur
- (optioneel) pH, afhankelijk van sensortechniek en haalbaarheid
LoRa: trenddata; eventueel extra bericht bij overschrijding drempels.
Nice-to-have: lokale filtering (moving average) om ruis te beperken.
Systeem D — Plantstress & Bladtemperatuur
Doel: stress-indicatie en energiebalans via plant-/bladoppervlak.
Sensoren (kies 2–4):
- plant-/bladtemperatuur (IR-thermometer)
- luchttemperatuur (referentie voor delta T blad-lucht)
- luchtvochtigheid (voor verdamping/comfort)
- (optioneel) licht/PAR
LoRa: interval bijvoorbeeld 5 min; dashboard toont delta T en trend.
Nice-to-have: eenvoudige stress-index (team definieert en motiveert).
Systeem E — Watergift & Drain (indicatief)
Doel: indicatie van waterbalans, zonder volledige installatie-integratie. Let op! Dit is een moeilijke opdracht omdat geschikte sensoren niet eenvoudig te krijgen zijn.
Sensoren (kies 2–4):
- substraatvocht
- EC of temperatuur in wortelzone
- (optioneel) gewichtmeting (load cell) van pot/tray als proxy voor wateropname
- (optioneel) flow-schakelaar/volume-schatting indien haalbaar
LoRa: combineer langzame trends (gewicht/vocht) met status-events.
Nice-to-have: edge-detectie van watergiftmoment op basis van trendbreuk.