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發(fā)布時(shí)間：2023-7-5 21:27:45

LoRa無線組網(wǎng)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)

一、引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)在各類應(yīng)用中扮演著重要的角色。尤其在溫濕度監(jiān)控領(lǐng)域，人們對(duì)無線組網(wǎng)的需求日益增長(zhǎng)。由于溫濕度監(jiān)控在環(huán)境調(diào)控、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面都具有重要的應(yīng)用，因此，研究并實(shí)現(xiàn)一種基于LoRa無線組網(wǎng)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)于提高生產(chǎn)生活品質(zhì)具有重大意義。

二、系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)架構(gòu)組成：

我們的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分：溫濕度傳感器、LoRa無線網(wǎng)關(guān)和中央監(jiān)控平臺(tái)。

（1）溫濕度傳感器：這部分主要為L(zhǎng)oRa無線溫濕度傳感器。用于檢測(cè)環(huán)境溫度和濕度，選用精度高、穩(wěn)定性好的傳感器。

以祥為L(zhǎng)oRa系列產(chǎn)品，XW-TH202L LoRa溫濕度傳感器+XW-GW501L無線網(wǎng)關(guān)組網(wǎng)為例說明。

無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

XW-TH202L LoRa溫濕度傳感器

傳感性能	采集范圍	溫度：-40~85℃
	采集范圍	濕度：0~100%RH
	采集誤差	溫度：±0.3℃（10℃~60℃）
	采集誤差	濕度：±3%RH（20%RH~80%RH）
	顯示精度	溫度：0.1℃
	顯示精度	濕度：0.1%RH
LoRa特性	工作模式	半雙工
	工作頻段	410.125MHz~493.125MHz
	通訊速率	292bps~5.4kbps
	最大發(fā)射功率	22dbm
	傳輸距離	5000m（空曠無遮擋）
探頭	無線通訊發(fā)射功率	≤30mW
環(huán)境額定值	工作溫度	-20℃~70℃
環(huán)境額定值	工作濕度	0~95%RH（無冷凝）
電源要求	供電方式	3.6V鋰亞電池
	電池容量	8500mAh
	發(fā)射電流	130mA
	休眠電流	10~20uA
EMC防護(hù)等級(jí)	靜電	接觸放電±8KV，空氣放電±15KV

（2）LoRa無線網(wǎng)關(guān)：利用LoRa模塊的遠(yuǎn)距離、低功耗特性，建立無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)傳感器與中央監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸。

XW-GW501L無線網(wǎng)關(guān)

LoRa特性	工作模式	全雙工
	工作頻段	410.125MHz～493.125MHz
	通訊速率	292bps～5.4kbps
	空中速率	2.4kbps
	最大發(fā)射功率	22dBm
	傳輸距離	5000m（空曠）
	終端連接設(shè)備	最大64臺(tái)
RS485通訊	通訊方式	RS485
	通訊協(xié)議	MODBUS-RTU
	波特率	默認(rèn)9600，可選1200～115200bit/s
	數(shù)據(jù)格式	N-無校驗(yàn)，8-數(shù)據(jù)位，1-停止位
	地址設(shè)置	默認(rèn)地址01，可設(shè)置
WIFI特性	工作模式	WIFI4
	工作頻段	2412~2484MHz
	通訊速率	2.4GHz
	通訊協(xié)議	802.11a/b/g/n
	發(fā)射頻率	802.11g: 14±2 dBm (@54Mbps) ； 802.11n: 13±2 dBm (@MCS7) ； 802.11b: 17±2 dBm (@11Mbps)；
4G特性	工作模式	4G全網(wǎng)通
	工作頻段	900/1800MHz
	上行/下行速率	最大85.6Kbps
以太網(wǎng)	通信速率	10/100Mbps自適應(yīng)
以太網(wǎng)	通訊標(biāo)準(zhǔn)	MODBUS-TCP
環(huán)境額定值	工作溫度	-40℃~80℃
環(huán)境額定值	工作濕度	0%~95%RH（無冷凝）
電源要求	供電電壓	DC 9~30V寬電壓供電
電源要求	功耗	＜5W
EMC防護(hù)等級(jí)	靜電	接觸放電±6KV，空氣放電±8KV
	浪涌	±4KV
	EFT	±4KV

（3）中央監(jiān)控平臺(tái)：中央監(jiān)控平臺(tái)通過接收并處理傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（4）另外考慮到無線布局，則溫濕度傳感器需內(nèi)置大功率電池，電池使用壽命要長(zhǎng)達(dá)2年起，并具有LCD屏顯示功能，實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)區(qū)域的溫濕度數(shù)值，方便現(xiàn)場(chǎng)查看相應(yīng)數(shù)據(jù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)：

系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要包括以下幾個(gè)步驟：

（1）無線LoRa溫濕度傳感器的部署：

根據(jù)實(shí)際需求，將溫濕度傳感器部署在各個(gè)需要監(jiān)控的環(huán)境中。需要注意的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的部署位置應(yīng)能夠保證傳感器能夠采集到準(zhǔn)確的環(huán)境數(shù)據(jù)。

（2）無線LoRa網(wǎng)關(guān)：

通過LoRa網(wǎng)關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)功能，將溫濕度傳感器與中央監(jiān)控平臺(tái)連接起來，形成完整的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。

（3）中央監(jiān)控平臺(tái)的軟件開發(fā)：

開發(fā)一款能夠接收并處理LoRa模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)顯示環(huán)境溫濕度，并提供歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢功能的軟件。

三、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用場(chǎng)景

系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)：

（1）遠(yuǎn)距離傳輸：LoRa技術(shù)具有遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，適應(yīng)于廣域網(wǎng)的需求。

（2）低功耗設(shè)計(jì)：系統(tǒng)采用低功耗設(shè)計(jì)，適應(yīng)于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的需求。

（3）實(shí)時(shí)監(jiān)控：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)環(huán)境溫濕度進(jìn)行監(jiān)控，提供準(zhǔn)確的環(huán)境狀態(tài)信息。

應(yīng)用場(chǎng)景：

該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于以下場(chǎng)景：

（1）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)：農(nóng)業(yè)種植和養(yǎng)殖都需要精確控制環(huán)境濕度，該系統(tǒng)可以幫助農(nóng)民實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)環(huán)境濕度，提高生產(chǎn)效率。

（2）倉(cāng)庫(kù)管理：對(duì)于需要保持干燥環(huán)境的重要物品存儲(chǔ)，如食品、藥品等，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)內(nèi)的濕度，防止潮濕或干燥導(dǎo)致的物品損壞。

（3）建筑環(huán)境檢測(cè)：對(duì)于需要監(jiān)控環(huán)境濕度的實(shí)驗(yàn)室、數(shù)據(jù)中心等場(chǎng)所，該系統(tǒng)可以提供精確的環(huán)境狀態(tài)信息，有助于進(jìn)行環(huán)境調(diào)控。

（4）醫(yī)藥藥物：醫(yī)藥行業(yè)里，需在特定的溫度下存儲(chǔ)藥劑，血液袋，疫苗等，對(duì)醫(yī)院為患者提供高質(zhì)量手術(shù)以及護(hù)理人員對(duì)患者護(hù)理的質(zhì)量起到很重要的作用。該系統(tǒng)可通過監(jiān)測(cè)當(dāng)前的溫濕度和歷史的溫度的完全可見性為醫(yī)護(hù)工作者提供更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)分析。

（5）更多行業(yè)，如電力、博物館等等···

深圳祥為測(cè)控：本次介紹了一款基于LoRa無線組網(wǎng)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)距離傳輸、低功耗和實(shí)時(shí)監(jiān)控等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于各種需要精確監(jiān)控環(huán)境濕度的場(chǎng)景。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，我們期待在更多的領(lǐng)域和應(yīng)用場(chǎng)景中看到LoRa無線組網(wǎng)技術(shù)的身影，為人們的生活和工作提供更多的便捷和效率。同時(shí)，我們也期待在未來的研究中，能夠進(jìn)一步優(yōu)化該系統(tǒng)的性能，使其在更多場(chǎng)景中發(fā)揮更大的作用。

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