一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统，包括空气质量采集传感器，其特征在于：还包括LoRa单元、云平台、监测终端；所述空气质量采集传感器集成在LoRa单元内，所述LoRa单元与云平台、监测终端相连；所述LoRa单元包括互相连接的LoRa节点和LoRa网关，其将空气质量采集传感器采集的信号发送给云平台、监测终端。本实用新型专利技术可以实时监测空气质量，当网络不好时储存监测数据，网络好时发送，收发距离较远，切抗干扰能力强，具有很高的经济效益。

An Indoor Air Quality Monitoring System Based on LoRa Technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统
本技术涉及通信

，尤其涉及一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统。
技术介绍
近些年来，空气质量问题越来越严重，人们对于PM2.5、甲醛等空气污染物的关注也逐渐提升。人的一生大部分时间是在室内度过的，室内空气质量对人体健康状况有至关重要的影响，有必要对室内空气质量进行监测。然而，当信号较弱地区，或监测地区距离监测中心较远时，常常会因为网络质量不好或干扰过大而导致数据不能及时传输、误码率高，造成监测较难。LoRa(LongRange)技术的出现，很好的解决了这一问题，其是一种基于广频的超远距离无线传输技术，特点是远距离、低功耗、低速率。常用于需要低功耗远距离传输，但数据量不大的应用场合。在现有技术中，大多采用的是二氧化碳的气相色谱法，甲醛检验的AHMT分光光度法，PM2.5检验的称重法，总挥发性有机物(TVOC)检测的气相色谱法。然而存在以下缺点：所需设备昂贵、庞大；测试步骤复杂、对测试人员要求高；测试耗时，无法实时监测。同时，在传统技术中，还常使用手持空气检测仪，其采用电化学、光学、半导体金属氧化物等技术制成的传感器来检测空气质量相关的各种参数，克服了传统测试方式的缺点，但其还是存在以下缺点：1.监测的参数单一，无法涵盖所有关键参数；2.无联网功能，监测数据只能在本地查看；3.部分有联网检测仪，数据上传多通过wifi或者蓝牙，存在传输距离短，易受干扰的问题；4.检测到的数据，没有本地保存，网络状况不佳无法上传时会导致数据丢失；5.检测数据的用途单一，仅仅用于判断当时的空气质量。为了克服上述的部分缺陷，本领域技术人员经过研发，使用了一种基于LoRa技术的城市空气质量实时监测系统，申请号：201711049548.5，其公开了客户端向云端服务器发送参数配置信息或接收云端服务器发送的空气质量信息。云端服务器接收客户端发出的参数配置信息并向网关节点发送或接收网关节点发出的空气质量信息并向客户端发送；网关节点接收云端服务器发出的参数配置信息并向终端节点发送或接收终端节点发出的空气质量信息并向云端服务器发送。终端节点采集空气质量信息并向网关节点。虽然，该现有技术利用了LoRa技术，从而使得在线空气质量监测成为可能，但是该系统的终端节点设备具备三种状态：1)工作状态；2)唤醒状态；3)休眠状态。工作状态下，终端MCU控制单元、终端数据采集单元、终端数据传送单元和终端电源单元都按照设定的程序工作；唤醒状态下终端MCU控制单元处于低功耗模式，终端数据采集单元停止工作，仅留终端数据传送单元处于待接收命令模式，用于接收初始通电下网关节点发送过来的唤醒码和参数配置信息，终端节点根据配置的参数开始进入工作状态；休眠状态下终端MCU控制单元处于低功耗模式，终端数据采集单元停止工作，终端数据传送单元停止工作，每一次测量完毕后设备自动进入休眠状态，将设备功耗降到最低，终端MCU控制单元等待中断唤醒，从而进入唤醒状态。由此可见，该系统是具备休眠模式的，其不能连续的对空气质量进行监测，只能在预定的某个时间段开启传感器，从而开始监测。并且的，测量空气质量参数所用的传感器大部分需要两三分钟的预热时间，从休眠唤醒后的传感器要经过预热才能输出有效数据，因此其不适用于实时监测空气质量。因此，研发一种可以实时监测空气质量，当网络不好时储存监测数据，网络好时发送，收发距离较远，抗干扰能力强，同时传感器部分常供电，可以实时监测的监测系统，是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统。本技术提供的一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统，包括空气质量采集传感器，还包括LoRa单元、云平台、监测终端，其中云平台、监测终端通过LoRa单元接收空气质量采集传感器采集的数据并显示给检测者，同时监测者可以通过终端对节点、网关进行串口参数配置(信道、ID等信息)；所述空气质量采集传感器集成在LoRa单元内，所述LoRa单元与云平台、监测终端相连；所述LoRa单元包括互相连接的LoRa节点和LoRa网关，其将空气质量采集传感器采集的信号发送给云平台、监测终端；其中：LoRa节点包括微处理器、A/D转换单元、第一LoRa无线通信模块、存储模块、空气质量采集传感器，所述微处理器与A/D转换单元、LoRa无线通信模块、存储模块相连接，在储存模块中储存有节点的信道、ID等信息；所述空气质量采集传感器与A/D转换单元相连；所述A/D转换单元将空气质量采集传感器采集的模拟信号转换成对应的数字信号后传输给微处理器，微处理器根据A/D转换单元传输的数字信号产生对应的空气质量信息储存在存储模块中，并将空气质量信息通过第一LoRa无线通信模块发送给LoRa网关；LoRa节点与空气质量采集传感器共同设置于待监测区域。LoRa网关包括微控制器、第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块；所述微控制器与第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块相连接；第二LoRa无线通信模块与第一LoRa无线通信模块通讯连接，接收其发送的空气质量信号并发送给微控制器，微控制器将空气质量信号处理后通过第二无线模块发送给云平台，通过以太网模块发送给监测终端。在这里，所述微控制器为ARM处理器，其型号优选为AM3352。优选的，所述的LoRa节点包括微处理器、A/D转换单元、第一LoRa无线通信模块、存储模块、空气质量采集传感器、第一无线模块；其中：A/D转换单元将空气质量采集传感器采集的模拟信号转换成对应的数字信号后传输给微处理器；A/D转换单元具体结构原理可以参考现有技术。微处理器将空气质量数据进行融合处理和转发，实现接入协议的解析、转发，调度并分配其他的资源，以及运用基础的网络协议栈等功能；在这里优选的，所述微处理器为MCU，其型号为STM32F103RCT6。第一LoRa无线通信模块将空气质量信息发送给LoRa网关；存储模块中存储有各种网络协议栈等数据，还有存储节点的信道、ID等信息，ID信息用于对节点进行唯一性标记；节点在网络不好时，存储采集数据于存储模块中，等待网络好时在回补数据给LoRa网关；在这里优选的，存储模块为FLASH，其型号优选为GD25Q64C。第一无线模块为3G/4G/GPRS中的一种，其与云平台通讯连接。其中3G模块型号优选为EM560，4G模块型号优选为USR-G402tf-mPCle,GPRS模块型号优选为AIR200；同时无线模块也可以使用型号EC20-CE-MiniPCIe，将3G/4G/GPRS集成在一个芯片内。在这里需要说明的是，以上只是本申请优选的型号，当然也可以采用其他型号，在这里不作限制。进一步的方案为，所述第一LoRa无线通信模块包括LoRa无线通信芯片、功率放大器PA、低噪声放大器LNA、转换开关、天线；所述LoRa无线通信芯片与功率放大器PA、低噪声放大器LNA相连，所述功率放大器PA、低噪声放大器LNA与转换开关相连，所述转换开关与天线相连。在发送信号时，转接开关将功率放大器PA与天线连通，LoRa无线通信芯片将数据信号通过编码调制到设定的频率上，功率放大器PA将信号放大，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统，包括空气质量采集传感器，其特征在于：还包括LoRa单元、云平台、监测终端；所述空气质量采集传感器集成在LoRa单元内，所述LoRa单元与云平台、监测终端相连；所述LoRa单元包括互相连接的LoRa节点和LoRa网关，其将空气质量采集传感器采集的信号发送给云平台、监测终端；其中：LoRa节点包括微处理器、A/D转换单元、第一LoRa无线通信模块、存储模块、空气质量采集传感器，所述微处理器与A/D转换单元、LoRa无线通信模块、存储模块相连接，在储存模块中储存有节点的信道、ID信息；所述空气质量采集传感器与A/D转换单元相连；所述A/D转换单元将空气质量采集传感器采集的模拟信号转换成对应的数字信号后传输给微处理器，微处理器根据A/D转换单元传输的数字信号产生对应的空气质量信息储存在存储模块中，并将空气质量信息通过第一LoRa无线通信模块发送给LoRa网关；LoRa网关包括微控制器、第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块；所述微控制器与第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块相连接；第二LoRa无线通信模块与第一LoRa无线通信模块通讯连接，接收其发送的空气质量信号并发送给微控制器，微控制器将空气质量信号处理后通过第二无线模块发送给云平台，通过以太网模块发送给监测终端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统，包括空气质量采集传感器，其特征在于：还包括LoRa单元、云平台、监测终端；所述空气质量采集传感器集成在LoRa单元内，所述LoRa单元与云平台、监测终端相连；所述LoRa单元包括互相连接的LoRa节点和LoRa网关，其将空气质量采集传感器采集的信号发送给云平台、监测终端；其中：LoRa节点包括微处理器、A/D转换单元、第一LoRa无线通信模块、存储模块、空气质量采集传感器，所述微处理器与A/D转换单元、LoRa无线通信模块、存储模块相连接，在储存模块中储存有节点的信道、ID信息；所述空气质量采集传感器与A/D转换单元相连；所述A/D转换单元将空气质量采集传感器采集的模拟信号转换成对应的数字信号后传输给微处理器，微处理器根据A/D转换单元传输的数字信号产生对应的空气质量信息储存在存储模块中，并将空气质量信息通过第一LoRa无线通信模块发送给LoRa网关；LoRa网关包括微控制器、第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块；所述微控制器与第二LoRa无线通信模块、第二无线模块、以太网通信模块相连接；第二LoRa无线通信模块与第一LoRa无线通信模块通讯连接，接收其发送的空气质量信号并发送给微控制器，微控制器将空气质量信号处理后通过第二无线模块发送给云平台，通过以太网模块发送给监测终端。2.如权利要求1所述的一种基于LoRa技术的室内空气质量监测系统，其特征在于：所述的LoRa节点包括微处理器、A/D转换单元、第一LoRa无线通信模块、存储模块、空气质量采集传感器、第一无线模块；其中：A/D转换单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓宏，全定可，杨双国，冯晨光，赵冰，张小波，刘永波，梁娇娇，苏娟，
申请(专利权)人：天津大智云物联科技有限公司，
类型：新型
国别省市：天津,12