[發明專利]一種基于LoRa技術的智能沼氣監測系統

在審

• 申請號: 201710197921.5
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106993035A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 許海朋;張曉東;孫丙軍;金付強;李巖;牧輝;華棟梁;司洪宇
• 申請（專利權）人: 山東省科學院能源研究所;山東寶力生物質能源股份有限公司;香山紅葉建設有限公司
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;G08C17/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 李桂存

技術領域

本發明涉及一種智能沼氣監測系統，更具體的說，尤其涉及一種基于LoRa技術解決了通信距離長和功耗低不兼容問題的智能沼氣監測系統。

背景技術

人們對生活品質追求的提高，對居住環境也有了更高的要求。在很多城鎮，建立以新農村沼氣利用、沼液沼渣綜合利用為核心的區域生態循環農業示范基地，解決區域內有機廢棄物污染問題。隨著人們對農業廢棄物資源化利用的關注度增高，新農村沼氣利用技術及裝置迅速發展，在“以工哺農”時代具有廣闊的應用前景，它改變人們傳統的生活方式，為大眾帶來了清潔、高效的新原料。但沼氣儀表的增多，也出現了人工抄表、數據的實時性差、通信電纜鋪設復雜、沼氣管理不系統等問題。面向物與物相聯的WiFi、藍牙、ZigBee網絡在解決這類問題中發揮了很大的作用，但從無線應用開發和工程運維人員角度來看，這些通信存在更長的距離和更低的功耗兩者之間不兼容的問題。LoRa作為一種新型長距離無線通信技術，解決了傳統無線傳感網絡傳輸距離遠與低功耗不能兼得的問題，其接收靈敏度達到了驚人的-148dbm，其功耗極低且不需要使用昂貴的溫補晶振，它利用先進的擴頻調制技術和編解碼方案，增加鏈路預算和抗干擾性能。以LoRa為代表的低功耗、遠距離網絡技術的出現，滿足沼氣使用和管理中的各項要求，能夠為使人們生活方式更環保、安全、方便、高效、舒適。

發明內容

本發明為了克服上述技術問題的缺點，提供了一種基于LoRa技術的智能沼氣監測系統。

本發明的基于LoRa技術的智能沼氣監測系統，包括智能終端、中繼器、匯聚網關、應用管理服務器以及PC客戶端和/或手機APP終端，智能終端為安裝于村鎮或城市用戶中的沼氣監測儀表，中繼器用于實現智能終端與匯聚網關之間傳輸數據的轉發；其特征在于：所述匯聚網關經GPRS網絡與應用管理服務器相通信，以實現數據的無線傳輸；所述PC客戶端和手機APP終端與應用服務器相通信，以獲取和查詢用戶的沼氣使用信息以及對用戶使用沼氣進行管理；

所述智能終端由第一微控制器及與其相連接的UART通信模塊、閥門、LoRa通信模塊和流量傳感器組成，第一微控制器通過流量傳感器對用戶的用氣量進行采集，通過閥門對用戶沼氣管路的通斷狀態進行控制，通過LoRa通信模塊與中繼器或匯聚網關進行數據傳輸；LoRa通信模塊連接有接收電路和發送電路，接收電路和發送電路經模擬開關與天線相連接，通過模擬開關的轉換實現數據的接收和發送。

本發明的基于LoRa技術的智能沼氣監測系統，所述匯聚網關由第二微控制器及與其相連接的JTAG接口模塊、RS232接口模塊、電源模塊、USB接口模塊、GPRS通信模塊和LoRa通信模塊組成，第二微控制器經LoRa通信模塊與中繼器或智能終端相通信，以實現沼氣使用數據和控制指令信息的傳輸，第二微控制器經GPRS通信模塊與應用管理服務器相通信。

本發明的基于LoRa技術的智能沼氣監測系統，所述第一微控制器、第二微控制器分別采用型號為STM81151G、STM32F103的芯片，LoRa通信模塊采用型號為SX1278的芯片。

本發明的有益效果是：本發明的沼氣監測系統，村鎮或城市的沼氣用戶中設置有智能終端，實現了對用戶沼氣使用的信息測量和控制；智能終端經中繼器與匯聚網關相通信，匯聚網關經GPRS網絡與應用管理服務器相通信，授權用戶可經PC客戶端和手機APP終端查看相應信息。由于智能終端與中繼器、中繼器與匯聚網關經LoRa通信模塊相通信，使得通信具有距離更長、功耗更低的優點，解決了沼氣使用環境惡劣、移動網絡信號差、有線鋪設復雜、用戶管理分散的情況下，沼氣用戶的使用數據不易采集和使用狀態不易控制的問題，本發明的沼氣監測系統具有通信距離長、功耗低、數據采集準確及時、有益效果顯著和適于應用推廣的優點。

附圖說明

圖1為本發明的基于LoRa技術的智能沼氣監測系統的原理圖；

圖2為本發明中智能終端的電路原理圖；

圖3為本發明中匯聚網關的電路原理圖。

圖中：1智能終端，2中繼器，3匯聚網關，4 GPRS網絡，5應用管理服務器，6 PC客戶端，7手機APP終端，8第一微控制器，9 UART通信模塊，10閥門，11 LoRa通信模塊，12接收電路，13模擬開關，14天線，15發送電路，16流量傳感器，17第二微控制器，18 JTAG接口模塊，19 RS232接口模塊，20電源模塊，21 USB接口模塊，22 GPRS通信模塊，23 LoRa通信模塊。

具體實施方式