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發(fā)布時間: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)絡在各類應用中扮演著重要的角色。尤其在溫濕度監(jiān)控領域,人們對無線組網(wǎng)的需求日益增長。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用,因此,研究并實現(xiàn)一種基于LoRa無線組網(wǎng)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng),對于提高生產(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)主要包括三個部分:溫濕度傳感器、LoRa無線網(wǎng)關和中央監(jiān)控平臺。

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

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



無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖

無線溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)拓撲圖
XW-TH202L LoRa溫濕度傳感器

XW-TH202L LoRa溫濕度傳感器

傳感性能 采集范圍 溫度:-40~85

濕度:0~100%RH

采集誤差

溫度:±0.310℃~60℃

濕度:±3%RH20%RH~80%RH

顯示精度

溫度:0.1

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℃

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防護等級

靜電

接觸放電±8KV空氣放電±15KV



(2)LoRa無線網(wǎng)關:利用LoRa模塊的遠距離、低功耗特性,建立無線網(wǎng)絡,實現(xiàn)傳感器與中央監(jiān)控平臺的數(shù)據(jù)傳輸。


XW-GW501L無線網(wǎng)關

XW-GW501L無線網(wǎng)關

LoRa特性


全雙工

工作頻段

410.125MHz493.125MHz

通訊速率

292bps5.4kbps

空中速率

2.4kbps

最大發(fā)射功率

22dBm

傳輸距離

5000m(空曠)

終端連接設備

最大64

RS485通訊

通訊方式

RS485

通訊協(xié)議

MODBUS-RTU

波特率

默認9600,可選1200115200bit/s

數(shù)據(jù)格式

N-無校驗,8-數(shù)據(jù)位,1-停止位

地址設置

默認地址01,可設置

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

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

通訊標準

MODBUS-TCP

環(huán)境額定值

工作溫度

-40℃~80℃

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

功耗

5W

EMC護等級

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:中央監(jiān)控平臺通過接收并處理傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù),實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的實時監(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,電池使用壽命要長達2年起,并具有LCD屏顯示功能,實時顯示監(jiān)測區(qū)域的溫濕度數(shù)值,方便現(xiàn)場查看相應數(shù)據(jù)。

  技術(shù)實現(xiàn):


  系統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn)主要包括以下幾個步驟:

  (1)無線LoRa溫濕度傳感器的部署:

  根據(jù)實際需求,將溫濕度傳感器部署在各個需要監(jiān)控的環(huán)境中。需要注意的是,每個節(jié)點的部署位置應能夠保證傳感器能夠采集到準確的環(huán)境數(shù)據(jù)。

  (2)無線LoRa網(wǎng)關:

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


  (3)中央監(jiān)控平臺的軟件開發(fā):

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


  三、系統(tǒng)優(yōu)勢與應用場景


  系統(tǒng)優(yōu)勢:


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

  (2)低功耗設計:系統(tǒng)采用低功耗設計,適應于長時間運行的需求。

  (3)實時監(jiān)控:系統(tǒng)能夠?qū)崟r對環(huán)境溫濕度進行監(jiān)控,提供準確的環(huán)境狀態(tài)信息。

  應用場景:


  該系統(tǒng)可廣泛應用于以下場景:

  (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)民實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)環(huán)境濕度,提高生產(chǎn)效率。

  (2)倉庫管理:對于需要保持干燥環(huán)境的重要物品存儲,如食品、藥品等,該系統(tǒng)可以實時監(jiān)控倉庫內(nèi)的濕度,防止潮濕或干燥導致的物品損壞。

  (3)建筑環(huán)境檢測:對于需要監(jiān)控環(huán)境濕度的實驗室、數(shù)據(jù)中心等場所,該系統(tǒng)可以提供精確的環(huán)境狀態(tài)信息,有助于進行環(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藥劑,血液袋,疫苗等,對醫(yī)院為患者提供高質(zhì)量手術(shù)以及護理人員對患者護理的質(zhì)量起到很重要的作用。 該系統(tǒng)可通過監(jiān)測當前的溫濕度和歷史的溫度的完全可見性為醫(yī)護工作者提供更精準的數(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)具有遠距離傳輸、低功耗和實時監(jiān)控等優(yōu)勢,可廣泛應用于各種需要精確監(jiān)控環(huán)境濕度的場景。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域和應用場景中看到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,我們也期待在未來的研究中,能夠進一步優(yōu)化該系統(tǒng)的性能,使其在更多場景中發(fā)揮更大的作用。




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