设计以Lora为基础的城市水排放监测系统
最后更新：2021-11-04 04:19:06 手机定位技术交流文章
0 引 言
环境保护是社会的一个紧迫问题,有效的环境管理是监管者积极处理的一项任务[1]。 污水点检查的管理主要依靠人工检查,这种常规检查方法的费用和时间成本昂贵[23]。 同时,非法公司在了解人工检查的模式后,往往选择避免秘密排放污水。
近年来发生了几起暴力侵害妇女的事件,材料联网技术正在迅速发展,信息学管理的使用在邻近地区越来越受欢迎 [5-6]._其他低功率传感器。 Lora 具有远程传输质量的通信技术被广泛使用 [7] Lora 技术被用于建立和创建城市排水监测系统,以解决以前人工检查技术的缺点[8]。
1 监测系统设计
一.1. 整个系统设计
这个系统分为感官层、数据传输层、网络层和应用层。 Lora终端安装在河道污水控制区,作为实时污水信息的感应层。 Lora终端节点通过Lora协议向Lorawan网关发送传感器数据,该网关将数据发送到云服务器。 在应用层面,监测中心的网络客户通过云端服务器获取实时数据,并在网页上处理数据信息,以便以直观形式分析和向管理人员提供,例如图表和图表。 通过观察警报或网络客户记录的数据的变化,管理人员能够跟踪污水,节省管理人员的检查时间,提高控制效率。 该系统的总体设计见图1。
Lora 2号终端节点的设计
终端节点是建造传感器层Lora节点网络的基本单位,负责数据收集和网关通信,用于该系统的Lora终端节点由STM32低功率微处理器、Lora通信模块SX1278、多个传感器和电池组成。
1.3 网关设计
由于LoRawan网关是连接终端节点与云端服务器的一个重要装置,支持网关需要强大的计算能力。 本文使用一个草莓派处理器,其主频率为1千兆赫,运行存储量为512 MB[9],确保网关能够平行处理数据。 网关系统中使用的SX1301芯片高达 -142.5 dBm敏感度[10],其特征有49个虚拟频道和ADR技术的可用性[11]。 支持平行的多通道多数据处理,同时允许天线饱和、有效减少同质干扰、增强对干扰的抵抗力和更远程传输[12]。 网关利用太阳能加强其环境适应性和可移动性。
网络客户第4号
网络客户端服务器是用 Node.js 构建的,前端界面是用 React 构建的。 下水道数据存储在 MySQL 数据库中 。
它以节点为基础。 开发网页时使用 Js 语言开发服务器上的 React 。 在网络界面上,可以实现实时数据显示和图表形式的历史数据等功能。 网络客户界面显示在图3中,网络客户设计框架显示在图4中。
2 测试结果
LoRawan网关绩效测试第2号
Lorawan网关是洛拉终端节点自下而上连接和云服务器的中间枢纽,数据传输时的下降率和传输率是关注的中心,因此,在这项研究中审查了这两个指标,每个指标的连续工作周期为30天,在开放空间和密集建筑区。
二.一.1 系统丢弃率测试通过
利用模拟数据节点分布,对网关接收节点数据的下降速度进行适当分析。在连续运行30天期间,每天以不同的发送间隔测试1,00个数据。测试结果见表1。
2.1.1.2. 网关覆盖面测试
如图5(a)所示,在与学校地区相邻的开放区进行了通信距离测试,如表2所示,网关天线位于A点,并在B、C和D三个地方,即B、C和D分别进行了测试。
如图5(b)所示,在上楼覆盖区进行了渗透能力测试,网关天线位于A的顶端。 实验在E.F.G.的三个不同地点进行。 表3显示了测试结果。
测试结果显示,尽管在环境干扰复杂的学校中,RSSI的价值观较低,但SNR的价值观良好,通信成功率仍然很高。 因此,自采用宽幅工资技术以来,Lora在稳定性、抵抗力和敏感性方面表现良好。
2.2 Lora终端节点电源测试
二.二.1 脑力的测量
冬眠参数是 Lora 节节能消耗试验的主要标志 [13], SX1278 的理论冬眠流为 1 A, SSM32L 冬眠流为 560 nA, 而其他传感器则在不工作时被配置为关闭 。 在实际测试中, Lora 模块在数据交付后处于休眠状态, 此时 Lora 模块处于冬眠状态, 目前为 1. 1 A 。
2.2.2.2运行模式中的电量测量
(1) 酸碱感应器在10毫秒时每分钟醒来一次,在34.44毫秒时运行。
(2) 歇斯底里传感器每分钟醒来一次,持续10毫秒,需要7.76毫升的电流。
(3) 温度感应器每分钟醒来一次,在10毫秒和10毫秒运行。
每两分钟, Lora 节点执行一个收集周期。 表 4 用节点描述 Lora 动作的电流 。
整个终端节点周期(2分钟)的平均消费功率:
因此,用容量为3 800马马赫的电池作为燃料,节点可能维持以下工作日T(日):
2.3 网络浏览器测试
监测点的位置和数据可在网络客户界面图上实时显示,监测点在监测数据超过规定的阈值时发出警报,网络客户地图见图6,网络客户对一天、一周和一个月等数据进行曲线分析,并显示最近监测点的污水状况,如图7所示。
3 结 语
目前的系统是目前监测城市污水排放的新办法,它解决了典型的手工巡逻工作人员费用、高时费和犯罪公司盗窃监管效率低等困难。该系统主要通过一系列试验实现。电力消耗率低。远程传输的设计目标,以及监测中心网络客户实时数据列报和警报通知等服务,可以有助于提高监督效率。
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