Réseau de mesures LoRa / WIFI ESP32

Un maillage de mesures pour l’agroforesterie et la recherche durable

Introduction : Mesurer pour innover

Tout a commencé par un défi porté par Marco Bernardo, ingénieur passionné par le développement durable et l’open-source. Pour évaluer avec précision les performances d’un concentrateur solaire dans le cadre du projet Sun Factory (Sun Factory), Marco a sollicité Everton Ramires, développeur expert en solutions low-tech et en impression 3D, fervent défenseur du partage libre des connaissances (LinkedIn), afin de concevoir un module capable de mesurer la température et la lumière solaire. Leur objectif : créer un outil accessible, collectant des données fiables via un smartphone ou un ordinateur, et générant des graphiques exploitables pour valider un concept novateur.

Légende : Schéma illustrant la connexion des capteurs au module LoRa ESP32 pour la mesure de la température et de la lumière solaire.

Un premier module LoRa ESP32 a été réalisé, posant les bases d’un système innovant de mesures, nommé LoraGrowMesh (GitHub).

Lors d’une collaboration à Genève avec le réseau de la Open Business Foundation (https://openbusiness.world/), Sébastien Carceles et Marco Bernardo ont conduit les premières transmissions LoRa, envoyant des messages texte et évaluant la portée des modules dans des conditions réelles. Tino, basé à Genève, a partagé ses connaissances sur le fonctionnement des dispositifs LoRa, enrichissant la compréhension technique de l’équipe. Par ailleurs, André Rocha, professeur de design à l’Institut Polytechnique de Lisbonne et maker expérimenté, a contribué en partageant son expertise sur les modules LoRa et en mettant à disposition ses ressources open-source (GitHub).

Légende : Premier module LoRa ESP32 mesurant la température et la lumière d’un concentrateur solaire, conçu par Marco Bernardo et Everton Ramires.

Ce module, initialement conçu pour mesurer les performances d’un concentrateur solaire, a évolué en un réseau maillé de capteurs communicants. Capable de collecter et de partager des mesures telles que la température, l’humidité, la pression ou la lumière, ce système permet désormais de suivre plusieurs expérimentations simultanément.

Grâce à la technologie LoRa, les nœuds du réseau relaient les données sur de longues distances, offrant une solution polyvalente pour la recherche, l’agrofloresterie et les communautés hors réseau.

Légende : Schéma du réseau maillé LoraGrowMesh, montrant les nœuds LoRa communicants et leur connexion Wi-Fi pour l’accès aux données.

Aujourd’hui, ce système permet à chaque nœud, équipé de jusqu’à six capteurs, de communiquer via LoRa avec ses voisins, formant un réseau maillé robuste. Accessible via Wi-Fi depuis n’importe quel nœud ou connecté à un routeur pour un streaming en ligne, ce réseau est un outil puissant pour la recherche, l’agroforesterie et les communautés hors réseau.

Pourquoi ce projet

Une technologie au service des communautés

Dans un monde où les données environnementales sont essentielles pour optimiser les récoltes, surveiller les écosystèmes ou prototyper des solutions énergétiques, l’accès à ces informations reste souvent complexe et coûteux. Le réseau LoraGrowMesh répond à ce défi :

• Autonomie et low-tech : Fonctionnant sans dépendance aux opérateurs télécoms, les nœuds peuvent être alimentés par des panneaux solaires, idéaux pour les zones hors réseau.

• Partage décentralisé : Chaque nœud relaie les données via LoRa, couvrant de grandes distances (jusqu’à plusieurs kilomètres en milieu rural), parfait pour les agroforets ou les laboratoires isolés.

• Accessibilité : Une interface HTML légère, accessible via Wi-Fi sur un smartphone, permet de télécharger les données depuis chaque nœud ou de visualiser les mesures en temps réel.

• Applications variées : De l’analyse des performances d’un module Peltier à la surveillance météo pour l’agroforesterie, ce système soutient la recherche appliquée et les pratiques agricoles durables.

Ce projet s’inscrit dans une vision plus large : connecter les communautés pour partager savoir-faire et données, tout en favorisant l’indépendance face aux grands groupes technologiques.

À qui s’adresse ce réseau

Ce système est conçu pour :

• Agriculteurs et communautés rurales, notamment dans les pays en développement, pour surveiller les conditions environnementales et améliorer les rendements.

• Chercheurs en énergie et agroforesterie, pour collecter des données fiables dans des expérimentations énergétiques ou environnementales.

• Makers et innovateurs low-tech, souhaitant personnaliser un système open-source (GitHub).

• Communautés hors réseau, pour des solutions autonomes de monitoring dans des zones isolées.

En connectant les savoirs locaux aux outils numériques, ce réseau renforce la résilience et la collaboration par le partage de mesures en temps réel.

Une évolution technologique

de la mesure d’expérience au maillage LoRa

Le projet a débuté avec un module LoRa ESP32 conçu pour mesurer les températures d’une expérience sur un concentrateur solaire, enregistrant les données en fichiers CSV pour analyse avec LibreOffice. Ce premier outil a évolué en un réseau maillé de capteurs communicants, capable de collecter et partager des données pour de multiples applications.

Chaque nœud du réseau peut désormais :

• Intégrer jusqu’à six capteurs pour mesurer des paramètres comme la température, l’humidité, la pression ou la lumière.

• Utiliser la technologie LoRa pour transmettre les données sur de longues distances.

• Offrir un accès Wi-Fi pour consulter les données via une interface HTML sur un smartphone ou un ordinateur.

• Se connecter à un routeur Wi-Fi pour envoyer les données vers un serveur, permettant un streaming en ligne ou une intégration dans une base de données.

Un exemple récent démontre cette polyvalence : nous avons évalué les performances d’un module Peltier avec un nœud équipé de quatre capteurs de température.

Pourquoi ce projet

Une technologie au service des communautés

Dans un monde où les données environnementales sont essentielles pour optimiser les récoltes, surveiller les écosystèmes ou prototyper des solutions énergétiques, l’accès à ces informations reste souvent complexe et coûteux. Le réseau LoraGrowMesh répond à ce défi :

• Autonomie et low-tech : Fonctionnant sans dépendance aux opérateurs télécoms, les nœuds peuvent être alimentés par des panneaux solaires, idéaux pour les zones hors réseau.

• Partage décentralisé : Chaque nœud relaie les données via LoRa, couvrant de grandes distances (jusqu’à plusieurs kilomètres en milieu rural), parfait pour les agroforets ou les laboratoires isolés.

• Accessibilité : Une interface HTML légère, accessible via Wi-Fi sur un smartphone, permet de télécharger les données depuis chaque nœud ou de visualiser les mesures en temps réel.

• Applications variées : De l’analyse des performances d’un module Peltier à la surveillance météo pour l’agroforesterie, ce système soutient la recherche appliquée et les pratiques agricoles durables.

Ce projet s’inscrit dans une vision plus large : connecter les communautés pour partager savoir-faire et données, tout en favorisant l’indépendance face aux grands groupes technologiques.

À qui s’adresse ce réseau

Ce système est conçu pour :

• Agriculteurs et communautés rurales, notamment dans les pays en développement, pour surveiller les conditions environnementales et améliorer les rendements.

• Chercheurs en énergie et agroforesterie, pour collecter des données fiables dans des expérimentations énergétiques ou environnementales.

• Makers et innovateurs low-tech, souhaitant personnaliser un système open-source (GitHub).

• Communautés hors réseau, pour des solutions autonomes de monitoring dans des zones isolées.

En connectant les savoirs locaux aux outils numériques, ce réseau renforce la résilience et la collaboration par le partage de mesures en temps réel.
 

Une évolution technologique

de la mesure d’expérience au maillage LoRa

Le projet a débuté avec un module LoRa ESP32 conçu pour mesurer les températures d’une expérience sur un concentrateur solaire, enregistrant les données en fichiers CSV pour analyse avec LibreOffice. Ce premier outil a évolué en un réseau maillé de capteurs communicants, capable de collecter et partager des données pour de multiples applications.

Chaque nœud du réseau peut désormais :

• Intégrer jusqu’à six capteurs pour mesurer des paramètres comme la température, l’humidité, la pression ou la lumière.

• Utiliser la technologie LoRa pour transmettre les données sur de longues distances.

• Offrir un accès Wi-Fi pour consulter les données via une interface HTML sur un smartphone ou un ordinateur.

• Se connecter à un routeur Wi-Fi pour envoyer les données vers un serveur, permettant un streaming en ligne ou une intégration dans une base de données.

Un exemple récent démontre cette polyvalence : nous avons évalué les performances d’un module Peltier avec un nœud équipé de quatre capteurs de température.

Légende : Capture d’écran de l’interface Grafana affichant les données de température en temps réel d’un module Peltier, transmises via le réseau LoraGrowMesh.

Connecté à un routeur Wi-Fi, ce nœud a transmis les données en temps réel vers un serveur Ubuntu hébergeant une base PostgreSQL. Grâce à Grafana, les mesures étaient affichées sous forme de graphiques dynamiques, accessibles depuis n’importe quel appareil. Avec un peu de programmation, ces données pourraient être diffusées en streaming sur le web, ouvrant la voie à un monitoring à grande échelle pour la recherche ou l’agroforesterie.

Applications concrètes

du laboratoire à l’agroforesterie

Ce réseau LoRa est polyvalent et s’adapte à de nombreux contextes :

• Recherche énergétique : Mesure des performances de concentrateurs solaires, modules Peltier ou autres systèmes, avec exportation des données en CSV ou streaming vers Grafana.

• Agroforesterie : Surveillance de l’humidité, de la température et de la lumière pour optimiser les semis ou analyser les microclimats dans une agrofloresterie.

• Monitoring environnemental : Déploiement près de sources naturelles (soleil, rivières, lacs, puits) pour étudier les interactions écologiques ou énergétiques.

• Laboratoires low-tech : Collecte de données en temps réel pour prototyper des solutions durables, avec une couverture LoRa adaptée aux grandes distances.

La capacité du réseau à couvrir de vastes zones grâce à LoRa en fait un outil idéal pour les environnements ruraux ou expérimentaux.

Comment installer le système

Matériel nécessaire

• Modules LoRa ESP32 (ex. : Heltec WiFi LoRa 32 V3).

• Capteurs (jusqu’à 6 par nœud) : DS18B20 (température), BME280 (température, humidité, pression), BH1750 (lumière), etc.

• Alimentation : batterie LiPo ou panneau solaire 6V avec régulateur.

• Smartphone ou ordinateur pour l’interface.

• (Optionnel) Routeur Wi-Fi et serveur (ex. : Raspberry Pi avec Ubuntu).

Étapes d’installation

Pour déployer un nœud du réseau LoraGrowMesh, suivez ces étapes :

1. Assemblage : Connectez jusqu’à six capteurs (par exemple, température, humidité, lumière) aux pins I2C ou SPI du module LoRa ESP32. Consultez les schémas de connexion sur le dépôt GitHub (https://github.com/GypsyRobot/LoRaGrowMesh) pour un câblage correct.

2. Programmation : Téléchargez le firmware développé par Everton Ramires depuis le dépôt GitHub (https://github.com/GypsyRobot/LoRaGrowMesh). Flashez-le sur le module à l’aide de l’Arduino IDE.

3. Configuration des capteurs : Éditez le code pour spécifier les types et les pins des capteurs connectés au module (par exemple, DS18B20 pour la température, BME280 pour l’humidité). Suivez les instructions dans le fichier README du dépôt GitHub.

4. Configuration réseau : Assignez un identifiant unique à chaque nœud pour éviter les conflits dans le réseau maillé. Configurez la fréquence LoRa (par exemple, 868 MHz pour l’Europe, 915 MHz pour les États-Unis) en respectant les réglementations locales.

5. Alimentation : Connectez une batterie LiPo ou un panneau solaire 6V avec régulateur pour alimenter le module, assurant une autonomie en environnement hors réseau.

6. Test : Connectez-vous au point d’accès Wi-Fi du nœud (SSID et mot de passe indiqués dans la documentation GitHub). Ouvrez un navigateur et accédez à l’interface HTML (par exemple, http://192.168.4.1) pour vérifier que les données des capteurs s’affichent correctement.

Pourquoi adopter ce réseau

Ce projet est plus qu’un outil technique : c’est une invitation à collaborer pour un avenir durable. En déployant le réseau LoraGrowMesh, vous contribuez à :

• Démocratiser les données pour les communautés rurales et les chercheurs.

• Renforcer l’autonomie face aux défis climatiques et énergétiques.

• Construire un savoir collectif en partageant vos améliorations via la communauté open-source.

Licence

• Article : Cet article, rédigé par Marco Bernardo, est publié sous la licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International (CC BY-SA 4.0). Vous êtes libre de partager, adapter et redistribuer ce contenu, à condition de créditer l’auteur et de partager les travaux dérivés sous la même licence. Pour plus d’informations, consultez : https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/.

• Projet LoraGrowMesh : Le code source et le firmware du projet LoraGrowMesh, développés par Everton Ramires, sont publiés sous la licence MIT. Vous êtes libre d’utiliser, modifier et distribuer le code, à condition d’inclure l’avis de copyright et la licence MIT. Pour plus d’informations, consultez le fichier LICENSE dans le dépôt GitHub : https://github.com/GypsyRobot/LoRaGrowMesh.