欧美在线专区-欧美在线伊人-欧美在线一区二区三区欧美-欧美在线一区二区三区-pornodoxxx中国妞-pornodoldoo欧美另类

position>home>Football

基于 LoRa 與 NB

[導讀]摘 要 :針對管道泄漏問題,基于文章以 LoRa 與 NB-IoT 相結合的基于通信技術為基礎,設計了城市地下燃氣泄漏監控系統。基于該系統將 MQ-5 傳感器作為信號采集器,基于控制芯片選用 STM32F103C8T6,基于通過 LoRa 和 NB-IoT 進行數據傳輸,基于最后通過上位機軟件進行集中管理。基于測試結果表明,基于該系統耗能低、基于監測范圍廣,基于可有效縮短搶修時間,基于為安全、基于高效的基于城市地下燃氣管道監測提供了可行方法。

0 引 言

基于 LoRa 與 NB

地下燃氣管道生產數據和運行狀況信息的基于采集與監控是燃氣管道管理的重要內容 [1-2]。由于 TD-LTE 4G 技術具有大容量、基于高帶寬、安全可靠等優勢,因此 TD-LTE 無線專網在數字化地下燃氣管道無線傳輸方面應用最多 [3-4]。但是某些地下燃氣管道如城市房屋較密集地區,管道所處環境復雜, 信號遮擋嚴重,無線網絡覆蓋差,數據采集傳輸存在困難, 因此需要繞射能力強、具備抗干擾能力的無線技術來實現這些復雜場景下的無線數據傳輸。地下燃氣管道產生的數據量不大、傳輸間隔長,數據速率要求低。LoRa 非常適合此類場合,雖然 LoRa 的傳輸距離可達幾千米,但想要覆蓋整個城市的地下管道還存在一定的局限性。NB-IoT 技術覆蓋范圍更大卻需要經過運營商的蜂窩數據網絡來進行數據傳輸, 后期維護成本較大。本文將 LoRa 與 NB-IoT 相結合 [5-6],針對現有單一通信方式所存在的問題提出優化解決方案,實現可靠、安全、先進、高效的城市地下燃氣管道監測系統,既保證了數據的傳輸范圍,同時也降低了成本。

1 系統總體設計

監測系統分為硬件和軟件兩部分。硬件部分以 STM32作為主控芯片,傳感器選用煙霧傳感器 MQ-5[7]。采用 LoRa和 NB-IoT 技術進行數據傳輸。軟件部分采用 C 語言在MDK5 和 Visual 環境下編寫主控芯片和上位機程序。

圖 1 所示為本文設計方案的總體結構圖。系統主要包括監測終端,云端數據服務器,LoRa 和 NB-IoT 星型網狀結構,信號采集終端 4 個部分。其中傳感器是信息傳輸的起點,煙霧傳感器首先檢測空氣中的瓦斯濃度,再將檢測到的信息轉化為電壓輸出,由于輸出的電壓是一個模擬量,其輸出端口連接到 STM32 片內 1 號 A/D 轉換器的通道 1,經由 STM32 將電壓信號轉化為數字信號,這時內部的算法會判斷瓦斯濃度是否超標,再將數據通過串口 1 傳輸給 LoRa 模塊。通過LoRaWAN 傳輸到基站,基站通過 NB-IoT 將數據傳輸到地面服務器,通過地面的上位機處理數據。

基于 LoRa 與 NB-IoT 的城市地下燃氣泄漏監測系統研究

2 硬件設計

本文系統的 MCU 芯片 STM32F103C8T6 是基于 ARM Cortex-M 內核 STM32 系列的 32 位微控制器,具有 64 kB 的程序存儲容量,20 kB 的 RAM 容量,完全可以滿足煙霧傳感器的需要。

LoRa 模塊選用 E32-TTL-100, 該模塊是一款基于SX1278 射頻芯片的無線串口模塊(USART),其功耗低,抗擾特性強 [8-9],數據傳輸更可靠,并且支持測距和定位。綜合SX1278射頻芯片的諸多優點,將其選作本文設計的LoRa模塊。

圖 2 所示為檢測終端的硬件結構圖。煙霧傳感器檢測到空氣中的瓦斯濃度后將其傳給與之相連的 STM32 的 A/D1 端口,由 STM32 片內的 A/D 轉換器將其轉換成數字信號,再傳給串口 USART1,通過與串口相連的 LoRa 模塊將數據發出,采用 3.3 V 電源供電。

                                                                                                                                                   圖 2 監測終端硬件框圖

圖 3 所示為信號中繼模塊硬件框圖。LoRa 和 NB-IoT 分別接在串口 1 和串口 2,LoRa 接到監測終端發出的信號后從串口 1 將其傳入 STM32,由 STM32 將信號轉為 AT 指令, 最后經串口 2 交給 NB-IoT 并發送至云端。模塊采用 3.3 V 電源供電。

                                                                                                                                                   圖 3 信號中繼模塊硬件框圖

NB-IoT 模塊選用 BC95, 這是一款高性能、低功耗的NB-IoT 無線通信模塊 [10]。NB-IoT 部署于運行商通信頻段, 信號穿透能力更強,覆蓋范圍更廣,網絡質量更穩定,能夠提供完善的室內信號覆蓋服務。

3 軟件設計

軟件部分分為監測終端和信號中繼模塊兩部分,利用軟件 MDK5 對控制芯片 STM32 進行編程。

3.1 監測終端程序設計

監測終端模塊是系統的重要組成部分。傳感器監測模塊采集到的數據通過 LoRa 模塊以射頻傳輸方式與 NB-IoT 通信。煙霧傳感器首先感測空氣中的瓦斯濃度,之后將采集到的數據傳給 STM32 控制芯片處理,這時 STM32 會將接收到的信號先進行 A/D 轉換,然后通過串口交由 LoRa 發送出去。監測終端程序流程如圖 4 所示。

3.2 信號中繼模塊程序設計

信號中繼模塊由 NB-IoT,LoRa 以及 STM32 控制芯片組成,可以使信號傳輸更遠,覆蓋范圍更廣。信號中繼模塊的程序流程如圖 5 所示。

基于 LoRa 與 NB-IoT 的城市地下燃氣泄漏監測系統研究

4 系統測試與分析

首先針對 LoRa 進行測試。選擇在湖邊的辦公樓放置一個監測終端,同時使 LoRa 信號接收端遠離辦公樓,觀察接收到的信號質量。這時可以發現向房屋較多地區移動的兩個LoRa 信號接收端的有效接收距離分別為 1.9 km 和 2.0 km, 而穿過空曠湖面的 LoRa 信號接收端可以接收到 2.2 km 以外的信號。LoRa 傳輸距離示意如圖6 所示,實測數據見表1 所列。

基于 LoRa 與 NB-IoT 的城市地下燃氣泄漏監測系統研究

基于 LoRa 與 NB-IoT 的城市地下燃氣泄漏監測系統研究

現將節點分部部署,然后人工模擬燃氣泄漏時的情形, 這時就可以從 SKYATE 物聯網云平臺觀察到燃氣管道的狀態。SKYATE 云平臺具有全中文顯示、界面友好、易于操作的人機界面,主菜單界面包含各個子界面的按鈕,如圖7 所示。操作人員可以根據對系統監測、維護的實際需要進入各個界面進行實際操作,并對其中一些關鍵參數進行修改。從安全層面考慮,SKYATE 云平臺采用分級授權,如果操作人員沒有達到級別,系統就不會執行該操作員的命令。根據模擬燃氣管道泄漏情況得到的實測數據見表 2 所列。

基于 LoRa 與 NB-IoT 的城市地下燃氣泄漏監測系統研究

5 結 語

本文針對管道泄漏問題,以 LoRa 與 NB-IoT 相結合的通信技術為理論基礎,設計了一種全新的智能城市地下燃氣泄漏監測方案。經過實驗測試,該監控系統可以較好地監測燃氣管道泄漏的問題,并在一定程度上提高數據傳輸過程的節能性和高效性,具有一定的市場價值和廣闊的社會應用前景。

Popular articles

主站蜘蛛池模板: 从镜子里看我怎么c你| 国产精品99久久久久久www| 女人张腿让男人捅| 91精品免费观看| 亚洲国产精品福利片在线观看| 濑亚美莉在线视频一区| 91成人影院| 亚洲欧美日韩精品久久| 男人j进女人p免费视频不要下载的| 午夜高清视频在线观看| 久久99亚洲网美利坚合众国| 亚洲不卡1卡2卡三卡2021麻豆| 三上悠亚国产精品一区| 特黄a级毛片| 东北女人奶大毛多水多| 麻豆视传媒一区二区三区| 一卡2卡3卡4卡免费高清| 国产男女无遮挡猛进猛出| 老师你的兔子好软水好多的车视频| 韩国三级香港三级日本三级| 美女扒开裤子让男人桶视频| 国产人妖在线播放| 一级片在哪里看| 97精品伊人久久久大香线蕉| 玩山村女娃的小屁股| 国产伦子沙发午休| 厨房掀起馊子裙子挺进去| 成人理伦电影在线观看| 狠狠操夜夜操| 暖暖直播在线观看| 免费看一级淫片成人| 女人让男人直接桶| 亚洲欧美日韩精品久久| j8又粗又长又硬又爽免费视频| 最近最好的中文字幕2019免费| 嗯啊用力视频| 好男人视频社区精品免费| 色吊丝中文字幕| 女人扒开裤子让男人桶| 国产美女mm131爽爽爽毛片| 99亚洲精品高清一二区|