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6. 农业低功耗节点：太阳能供电、睡眠唤醒和周期推理

共计 30 章节
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01
课程导入
农业物联网中低功耗节点的价值 · 应用场景（土壤监测 · 气象站
课程导入农业物联网
02
低功耗基础
理解功耗单位（uA · mA · mW）
低功耗基础uA
03
太阳能供电系统组成
太阳能电池板（单晶/多晶） · 充电管理芯片（如CN3065 · BQ25570）
太阳能供电系统组…太阳能电池板
04
太阳能供电设计要点
最大功率点跟踪（MPPT）概念 · 光照与功率曲线 · 电池充电保护（过充/过放）
太阳能供电设计要…MPPT
05
低功耗硬件选型
微控制器（MCU）低功耗模式（如ST… · ESP32-S3 · MSP430）
低功耗硬件选型MCU
06
睡眠唤醒机制
深度睡眠（Deep Sleep） · 定时唤醒（RTC） · 外部中断唤醒（如雨滴传感器
睡眠唤醒机制Deep
07
周期推理概念
为什么需要周期推理（而非连续推理）？…
周期推理概念为什么需要周期推…
08
传感器数据采集与预处理
低功耗模式下如何高效读取传感器（如I… · 采样次数优化 · 数据平均）
传感器数据采集预处理
09
无线通信低功耗设计
LoRa · NB-IoT · Wi-Fi（ESP-NOW）的功耗对…
无线通信低功耗设…LoRa
10
软件低功耗优化
使用RTOS（如FreeRTOS）的… · 事件驱动编程 · 避免轮询
软件低功耗优化RTOS
11
电源管理电路设计
DC-DC转换器（如TPS62740… · LDO选择 · 电源路径管理（太阳能优先/电池备用）…
电源管理电路设计DC-DC
12
电池充电与保护
锂电池充电曲线（CC/CV） · 保护IC（如DW01） · 温度保护
电池充电保护
13
太阳能板与电池容量匹配计算
根据当地日照时数 · 负载功耗 · 连续阴雨天天数
太阳能板电池容量匹配计算
14
低功耗节点硬件原型搭建
使用面包板/PCB设计 · 连接太阳能板 · 充电模块
低功耗节点硬件原…PCB
15
睡眠唤醒编程实战
使用Arduino/STM32编写代… · 实现定时唤醒采集数据并进入睡眠 · 测量睡眠电流和唤醒时间
睡眠唤醒编程实战Arduino/STM3…
16
周期推理算法设计
在节点端实现简单的阈值判断（如土壤湿…
周期推理算法设计节点端实现简单的…
17
数据上报策略
本地缓存与批量上报 · 自适应上报频率（根据事件触发） · 以及数据压缩（如差分编码）降低功耗
数据上报策略本地缓存
18
案例实战
搭建一个太阳能供电的土壤湿度监测节点 · 实现每30分钟唤醒一次 · 采集数据并通过LoRa发送至网关
案例实战搭建一个太阳能供…
19
案例实战
设计一个农业气象站节点 · 使用太阳能供电 · 周期采集温湿度
案例实战设计一个农业气象…
20
案例实战
虫情监测节点 · 利用图像传感器（低功耗摄像头）定时拍… · 通过边缘推理（如简单图像识别）判断虫…
案例实战虫情监测节点
21
功耗测量与调试
使用万用表 · 功耗分析仪（如Joulescope）… · 睡眠
功耗测量调试
22
常见问题
太阳能板在弱光下无法充电 · 电池过放导致系统死机 · 唤醒后传感器初始化失败等问题的排查与…
常见问题太阳能板
23
常见问题
睡眠电流偏高（如漏电 · 外设未关闭） · RTC漂移导致唤醒时间不准
常见问题睡眠电流偏高
24
系统可靠性设计
看门狗（Watchdog）防止死机 · 电源电压监测 · 数据丢失保护
系统可靠性设计Watchdog
25
环境适应性
防水防尘外壳设计 · 工作温度范围（-20℃~60℃） · 以及太阳能板清洁与维护对供电的影响
环境适应性防水防尘外壳设计
26
成本与性能权衡
不同方案（如LoRa vs NB-I… · 通信距离 · 资费成本对比
成本性能权衡
27
综合项目
设计一个完整的农业低功耗节点系统 · 包括太阳能供电 · 睡眠唤醒
综合项目设计一个完整的农…
28
综合提升
如何将多个低功耗节点组成网络 · 实现协同推理（如区域土壤湿度分布） · 并考虑节点间时间同步
综合提升如何将多个低功耗…
29
前沿拓展
能量收集技术（如射频能量 · 温差发电）在农业节点中的应用 · 以及超低功耗MCU（如Ambiq A…
前沿拓展能量收集技术
30
课程总结
回顾核心知识点 · 常见设计模式 · 项目实战经验
课程总结回顾核心知识点