Kerege›SoGreen · AquaMOF›IoT & Elektronik
⚡
A04 · 05 / 15·Embedded Systems Agent

IoT & Elektronik

Sensör yığınını (DS18B20, SHT40, BMP388, INA226, HX711, TDS, pH), 8-kanal röle kartını ve SIM7600E LTE telemetri zincirini Raspberry Pi 4 + Arduino Mega 2560 üzerinde sürer.

Girdi (Inputs)

  • BoM elektronik kalemleri
  • Pilot saha veri ihtiyaç matrisi
  • Enerji bütçesi (A05)

Çıktı (Outputs)

  • Devre şeması (KiCad)
  • PlatformIO firmware
  • MQTT konu mimarisi
  • Grafana panel JSON

Araç Seti

  • KiCad
  • PlatformIO
  • Node-RED
  • Grafana Cloud

Başarı Kriteri (KPI)

  • 1 dk örnekleme aralığı
  • Sahada ≤ 12 W ortalama tüketim

Sensör Yığını & Telemetri Mimarisi

Pilot saha donanımı; Raspberry Pi 4 (gateway + Node-RED) ile Arduino Mega 2560 (gerçek-zamanlı sensör/röle) ikilisi üzerinde sürülür. Her sensör için bus, adres ve kalibrasyon pratiği aşağıda kilitlenir; toplam saha tüketimi ≤ 12 W ortalama hedefiyle INA226 üzerinden anlık doğrulanır.

SensörÖlçümBusAdres / PinÖrneklemeKalibrasyon
DS18B20Sıcaklık (-55…+125 °C, ±0.5 °C)1-WireGPIO4 (RPi)1 / dkNIST eşleştirme, 0/25/50 °C üç-nokta
Sensirion SHT40Bağıl nem %0–100 + sıcaklıkI²C0x441 / dkÜretici sertifikası ±1.8 %RH
Bosch BMP388Atmosferik basınç 300–1250 hPaI²C0x771 / dkYerel barometre cross-check
TI INA226Akım/voltaj/güç (panel + akü hattı)I²C0x40 / 0x411 / sn2 mΩ şönt kalibrasyonu
Avia HX711Su tankı yük hücresi (0–20 kg)GPIO bit-bang (DT/SCK)D2/D3 (Mega)1 / dk5 kg referans ağırlık
DFRobot Gravity TDSİletkenlik / TDS 0–1000 ppmAnalog (Mega ADC)A01 / dkNaCl 1413 µS/cm + 12.88 mS/cm
DFRobot Gravity pHpH 0–14, ±0.1Analog (Mega ADC)A11 / dkpH 4.01 / 6.86 / 9.18 buffer

MQTT Konu Mimarisi

Telemetri TLS üzerinden Mosquitto broker’a yayınlanır; her saha kendi alt-namespace’ine yazar. Grafana Cloud salt-okunur abone, Node-RED edge cache QoS 1 retry zinciri ile ofline kaybı engeller.

aquamof-mqtt-topics.txtMQTT · Topic Tree
# Telemetri (publish)
aquamof/<saha-id>/sensor/sht40/temperature      # °C  (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/sht40/humidity         # %RH (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/bmp388/pressure        # hPa (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/ds18b20/<probe>        # °C  (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/ina226/panel           # V/A/W (1/sn → 1/dk agg)
aquamof/<saha-id>/sensor/ina226/battery         # V/A/W
aquamof/<saha-id>/sensor/hx711/tank-mass        # kg  (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/tds                    # ppm (1/dk)
aquamof/<saha-id>/sensor/ph                     # pH  (1/dk)

# Komut & durum (subscribe)
aquamof/<saha-id>/control/relay/<n>/cmd         # ON|OFF|TOGGLE
aquamof/<saha-id>/control/relay/<n>/state       # current state (retained)
aquamof/<saha-id>/control/regen/cycle           # rejenerasyon zamanlaması
aquamof/<saha-id>/control/uvc                   # UV-C lambası

# Sistem
aquamof/<saha-id>/system/heartbeat              # 60 s ping (retained)
aquamof/<saha-id>/system/firmware/version       # semver, on boot
aquamof/<saha-id>/system/alert/<level>          # info | warn | crit

Firmware Akışı (RPi 4 + Mega 2560)

Mega gerçek-zamanlı sensör okuma ve röle sürmesinden sorumludur; Pi yalnızca tampon, MQTT publish ve Node-RED orkestrasyonu yapar. Bu bölünme; Pi yeniden başlatılsa bile rejenerasyon ve UV-C zamanlamasının kesilmemesini garanti eder.

  1. Boot. Mega; I²C/1-Wire bus’ları tarar, INA226 şönt sıfırlar, watchdog 8 s. Pi; serial bridge’i kurar, MQTT TLS handshake, son retained state’leri okur.
  2. Sense. 60 sn pencerede tüm sensörler sırayla okunur (≈ 1.4 sn toplam aktif süre). HX711 ortalaması 5 örnek; INA226 saniyelik.
  3. Filter. ±3σ outlier reddi; SHT40 / BMP388 çapraz doğrulama; HX711 tara (sıfır) drift düzeltmesi günlük yenilenir.
  4. Persist. Pi tarafında SQLite halka tampon (30 gün, ≈ 50 MB), saatlik agregasyon Parquet’e dökülür; mikro-SD kart aşınmasını izler.
  5. Publish. MQTT QoS 1; SIM7600E LTE üzerinden Mosquitto’ya; bağlantı yoksa retry/backoff (60 s → 30 dk) ve yerel kuyruk korunur.
  6. Sleep. Düşük-trafikte Pi CPU governor powersave; Mega aktif kalır; sistem tüketimi pik dışı 4 W'a iner.

Piyasa IoT & Su İzleme Platformlarıyla Karşılaştırma

AquaMOF telemetri yığını, açık-kaynak ve self-host yaklaşımıyla mevcut piyasa çözümlerinden ayrışır. Aşağıdaki dört platform (Libelium, Atlas, In-Situ, METER) referans alınmıştır; AquaMOF, donanım esnekliğini Atlas’tan, saha disiplinini ZL6’dan, akademik doğrulamayı TROLL 500’den miras alır.

Piyasa platformu

Libelium Smart Water Xtreme

IP68 saha düğümü; LoRaWAN/4G/Sigfox; ≈€2.500+/düğüm

  • Endüstriyel pH, ORP, DO, EC ve sıcaklık problarıyla hazır gelir.
  • Cloud platformu (Meshlium) ve ödenekli SaaS panele bağlıdır.
  • Firmware kapalı; sensör sürücüleri Libelium SDK içinde sınırlı.

AquaMOF kararı: AquaMOF aynı IP68 dayanımını hedefler ama SaaS kilidini kabul etmez: MQTT + self-hosted Grafana ile köy düzeyi sahiplik korunur.

Ürün sitesine gitlibelium.com/iot-products/smart-water-xtreme
Piyasa platformu

Atlas Scientific Whitebox T2

pH, EC, DO, ORP, RTD prob aileleri; Pi/Arduino I²C/UART

  • Probe başına EZO devre + Whitebox carrier ile I²C bus üzerinden okuma.
  • Açık SDK ve örnekler; Python, Arduino, Node.js sürücüleri.
  • Endüstriyel kasa yok, ayrı bir IP65 muhafaza üreticide tasarlanır.

AquaMOF kararı: AquaMOF, Atlas EZO ekosisteminden pH ve TDS okumayı doğrudan benimser; Mega 2560 I²C bus üzerinden adresleyip RPi’ye köprüler.

Ürün sitesine gitatlas-scientific.com/embedded-solutions/whitebox-t2
Piyasa platformu

In-Situ Aqua TROLL 500

Çoklu parametre sond; SDI-12/Modbus; akademik referans cihaz

  • Tek sondda 4 değiştirilebilir prob (pH, EC, DO, sıcaklık).
  • VuSitu mobil + LCM hücresi; üretici kalibrasyon protokolleri.
  • Birim maliyet $$$, AWG pilotunda toplu konuşlandırma için pahalı.

AquaMOF kararı: Pilotta TROLL 500 yalnızca ilk 90 günlük doğrulama (referans) için kiralanır; sürekli izlemeyi düşük maliyetli AquaMOF stack’i devralır.

Ürün sitesine gitin-situ.com/us/aqua-troll-500-multiparameter-sonde
Piyasa platformu

METER Group ZL6

6 kanal datalogger; ZENTRA Cloud; tarımsal araştırma standardı

  • METER ECH₂O / TEROS sensör ailesiyle plug-and-play.
  • Yerleşik LTE-M ve solar, saha kurulumu kısa süreli.
  • Veri ZENTRA Cloud üzerinden, kapalı ekosistem.

AquaMOF kararı: AquaMOF firmware tarafında ZL6’nın low-power örnekleme disiplinini taklit eder (1 dk pencere, deep-sleep) ama veri sahipliğini Grafana self-host ile saklar.

Ürün sitesine gitmetergroup.com/products/zl6
Karşılaştırma EkseniPiyasadaki IoT PlatformuAquaMOF Telemetri Kararı
Telemetri yığınıÇoğu platform kendi SaaS panelini zorunlu kılar (Meshlium, ZENTRA, VuSitu).MQTT (TLS) + Mosquitto broker + Grafana Cloud okuma + edge cache (Node-RED) ile köy düzeyi sahiplik.
Firmware açıklığıLibelium ve In-Situ kapalı; Atlas Scientific açık ama kasa yok; METER yarı-açık.PlatformIO + GitHub açık firmware; Mega tarafı C++, RPi tarafı Python; sensör sürücüleri MIT lisanslı.
Off-line dayanıklılıkSürekli LTE/LoRaWAN bağlantısı varsayar; bağlantı kopunca veri kaybı veya cihaz uyarısı.Yerel SQLite halka tampon (30 gün) + MQTT QoS 1 retry; SIM7600E hat düşse de ölçüm akışı durmaz.
Enerji profiliProfesyonel sondaların pik tüketimi 5-15 W; bazıları sürekli pompa/karıştırma ister.Sensör + Pi + modem ortalama ≤ 12 W; gece deep-sleep ile pik dışı 4 W; INA226 ile gerçek-zamanlı doğrulama.
Saha bakımıÜretici servisi gerektirir, prob değişimi atölyede yapılır.Probe’lar köy düzeyinde değiştirilebilir; kalibrasyon tampon kitleri kooperatife bırakılır (A08).

Sensör seçimleri ve adresleme; A05 enerji bütçesi ve A11 BoM ile çapraz doğrulanmıştır. MQTT ağaç yapısı, SoGreen KAYS dosyasında “teknolojik olgunluk seviyesi” bölümüne ek olarak iletilir; firmware repo URL’si başvuru taahhütnamesinde paylaşılır.