CN108196018A - 一种基于LoRa技术的水质监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于LoRa技术的水质监测系统，其中，采集设备终端包括：温度传感器、浊度传感器、PH值传感器、氧含量传感器、重金属离子传感器以及LoRa通信模块；传感器采集水质参数并通过内部电路发送至中央处理器，中央处理器与LoRa通信模块相连，将数据进行封装后通过LoRa天线发送给远处的LoRa网关；采集设备终端分布于各个采集监测点，多个采集设备终端通过LoRa链路与LoRa网关相连，将采集信息发送给LoRa网关；一个LoRa网关与若干个采集设备终端进行连接，接收与之连接的采集设备终端的信息，进行解析并重新封装后经WiFi链路发送至主控服务器，主控服务器通过WiFi链路与所有的LoRa网关连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种水质监测技术，特别涉及一种基于LoRa技术的水质监测系统。
背景技术
随着社会经济的发展，我国的水污染问题日益严重。在线水质监测可实时获取当前水质情况，为水环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据，是防止水污染的重要方式。在线水质监测系统通常分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层负责水质信息的采集；网络层对整个系统进行无线连接，将采集数据传输到服务器；应用层将服务器处理的数据直观地展现给用户。现存的在线水质监测系统在网络层通常采用WiFi、3G、ZigBee等无线通信方式。但是，WiFi和3G对采集设备终端的功率具有很高的要求，而ZigBee对于远距离传输则有很大的局限性。本发明就是针对上述问题而专门设计的基于LoRa技术的水质监测系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LoRa技术的水质监测系统，用于解决上述现有技术的问题。
本发明的一种基于LoRa技术的水质监测系统，包括：采集设备终端、LoRa网关以及主控服务器；采集设备终端包括：温度传感器、浊度传感器、PH值传感器、氧含量传感器、重金属离子传感器以及LoRa通信模块；传感器采集水质参数并通过内部电路发送至中央处理器，中央处理器与LoRa通信模块相连，将数据进行封装后通过LoRa天线发送给远处的LoRa网关；采集设备终端分布于各个采集监测点，多个采集设备终端通过LoRa链路与LoRa网关相连，将采集信息发送给LoRa网关；一个LoRa网关与若干个采集设备终端进行连接，接收与之连接的采集设备终端的信息，进行解析并重新封装后经WiFi链路发送至主控服务器，主控服务器通过WiFi链路与所有的LoRa网关连接。
根据本发明的基于LoRa技术的水质监测系统的一实施例，其中，LoRa网关由中央处理器、LoRa通信模块和WiFi通信模块组成，LoRa网关的LoRa通信模块接收来自采集设备终端的信息，WiFi通信模块实现与主控服务器之间的通信。
本发明的目的提供一种基于LoRa技术的水质监测系统，LoRa技术融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，可实现远距离、低功耗、低成本、高抗干扰能力的无线通信。本发明中，采集设备终端通过LoRa技术将水质参数发送至LoRa网关，再由LoRa网关进行解析并重新封装后经WiFi网络发送至主控服务器。由于LoRa网络易于建设和部署，同时传输数据的距离远、功耗低，本发明可在相同数量采集设备终端的条件下扩大系统的覆盖范围，延长采集设备终端的使用寿命，大大节约维护成本。
附图说明
图1所示为采集设备终端的电气连接示意图；
图2所示为基于LoRa技术的水质监测系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1所示为采集设备终端的电气连接示意图，如图1所示，采集设备终端包含温度传感器2、浊度传感器3、PH值传感器6、氧含量传感器5、重金属离子传感器7等多个水质参数传感器，并且内置LoRa通信模块4。传感器采集水质参数并通过内部电路发送至中央处理器1，中央处理器1与LoRa通信模块4相连，将数据进行封装后通过LoRa天线发送给远处的LoRa网关。
图2所示为基于LoRa技术的水质监测系统结构示意图，如图2所示，系统包括采集设备终端13、LoRa网关12、主控服务器11。采集设备终端13分布于各个采集监测点，多个采集设备终端13通过LoRa链路与LoRa网关12相连，将采集信息发送给LoRa网关12。由于LoRa的传输距离远，相较于ZigBee网络，采集监测点与LoRa网关12的距离可大幅提高，相同数量采集设备终端的覆盖范围也大幅扩大，而LoRa通信的低功耗则大幅提升了采集设备终端的使用周期。为了提升整个网络的覆盖范围，本发明引入了LoRa网关12作为采集设备终端与主控服务器的中间节点，LoRa网关12由中央处理器、LoRa通信模块和WiFi通信模块组成。LoRa通信模块接收来自采集设备终端的信息，WiFi通信模块实现与主控服务器之间的通信。一个LoRa网关12可与若干个采集设备终端进行连接，接收与之连接的采集设备终端的信息，进行解析并重新封装后经WiFi链路发送至主控服务器。主控服务器11通过WiFi链路与所有的LoRa网关12连接，安装有应用显示软件，可实时分析、存储、显示、回放来自LoRa网关的信息，提供直观的显示。
本发明涉及一种基于LoRa技术的水质监测系统，主要用于河流、湖泊以及各种工业排水的水质监测。该系统包括内置传感器和LoRa芯片的采集设备终端、LoRa网关、以及主控服务器。采集设备终端放置在水中，包含多个水质参数传感器，可对水体的温度、浊度、PH值、氧含量、重金属离子等进行实时在线的采集，将采集的参数通过LoRa方式发送至LoRa网关。LoRa网关接收来自多个采集设备终端的信息，进行解析并重新封装后经WiFi网络发送至主控服务器。主控服务器实时显示并记录被监测水体的水质信息。本系统区别于传统的水质监测系统采用WiFi、ZigBee、3G等无线通信方式，基于LoRa技术进行远距离、低功耗的数据传输，可大幅增加采集设备终端的使用寿命，大大节约维护成本。
本发明为解决现有在线水质监测系统无法兼顾节点功耗和传输距离的问题，设计了一种基于LoRa技术的水质监测系统，可实现远距离低功耗的传输，扩大系统的监测范围，延长采集设备终端的使用寿命，大幅节约维护成本。
本发明与传统水质监测系统的区别在于网络层采用LoRa技术进行远距离低功耗的数据传输，组网方式灵活，相同数量节点覆盖范围广。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于LoRa技术的水质监测系统，其特征在于，包括：采集设备终端、LoRa网关以及主控服务器；
采集设备终端包括：温度传感器、浊度传感器、PH值传感器、氧含量传感器、重金属离子传感器以及LoRa通信模块；传感器采集水质参数并通过内部电路发送至中央处理器，中央处理器与LoRa通信模块相连，将数据进行封装后通过LoRa天线发送给远处的LoRa网关；
采集设备终端分布于各个采集监测点，多个采集设备终端通过LoRa链路与LoRa网关相连，将采集信息发送给LoRa网关；
一个LoRa网关与若干个采集设备终端进行连接，接收与之连接的采集设备终端的信息，进行解析并重新封装后经WiFi链路发送至主控服务器，主控服务器通过WiFi链路与所有的LoRa网关连接。
2.如权利要求1所述的基于LoRa技术的水质监测系统，其特征在于，LoRa网关由中央处理器、LoRa通信模块和WiFi通信模块组成，LoRa网关的LoRa通信模块接收来自采集设备终端的信息，WiFi通信模块实现与主控服务器之间的通信。
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