CN110012560A - 一种LoRa无线温湿度监测器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种LoRa无线温湿度监测器，包括主控MCU、温湿度传感器和LoRa无线传输芯片，所述温湿度传感器和主控MCU通过串口连接通讯，所述LoRa无线传输芯片和主控MCU通过SPI连接通讯；所述LoRa无线传输芯片通过LoRaWAN网关与LoRa基站相连，所述LoRa基站通过WIFI连通监控中心服务器实现监控；本发明主要借助LoRaWAN网络进行数据传输。检测器采用MCU+LoRa+温湿度传感器模式设计，主控芯片将传感器采集到的数据通过LoRa芯片发送出去，经过LoRa基站上传到后台，最终发送到监测机构，用于监控环境温湿度，以满足特殊的环境需求，具有很强的创造性。
Description
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及一种LoRa无线温湿度监测器。
背景技术
随着生产技术和科学技术的发展，人们对环境监测的需求越来越多，例如在蔬菜种植中，菠菜和洋葱在15～20℃生长最好，南瓜、冬瓜在30℃左右生长最好，在仓储行业，药品的贮藏条件要求分别是冷库(2-10℃)、阴凉库(20℃以下)或常温库(0-30℃)内，各库房的相对湿度均应保持在45％—75％之间，在日常生活中，婴儿的适宜温度为夏季26℃左右，冬季20℃左右；养殖行业，养猪的适宜温度为16～20℃，相对湿度为65％～75％,养鸡的室内温度为雏鸡27℃，长成一月以后21℃，；建筑行业也经常会涉及到环境的温湿度检测。很多场合温度监测的频率要求较高，人工监测较为麻烦且易造成误差，使用有线网络进行数据传输布线成本高、后期维护困难，使用传统的wifi无线网络则运营成本较高，且wifi网络覆盖范围小。使用LoRa技术可以解决以上问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种LoRa无线温湿度监测器，本发明利用LoRa技术，将低功耗、低成本、远距离的LoRa模块和温湿度监测器完美结合，利用LoRaWAN组网技术，完成大范围、大覆盖的温湿度监测。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，包括主控MCU、温湿度传感器和LoRa无线传输芯片，所述温湿度传感器和主控MCU通过串口连接通讯，所述LoRa无线传输芯片和主控MCU通过SPI连接通讯；所述LoRa无线传输芯片通过LoRaWAN网关与LoRa基站相连，所述LoRa基站通过WIFI连通监控中心服务器实现监控。
优选的，所述主控MCU为STM32L031单片机芯片。
优选的，所述LoRa无线传输芯片为SX1278的LoRa芯片作为无线传输芯片。
优选的，所述LoRa基站接收到数据后，将数据显示在所述LoRa基站端液晶显示屏，同时将数据发送到数据后台和监控中心服务器。
优选的，所述SX1278的Reg PktSnrValu寄存器储存接收信号的信噪比值，主控MCU通过SPI接口获得SNR值，如果SNR在-20～+5dB之间，则判定信道忙，否则信道空闲。
优选的，所述SX1278的信道空闲时，控制SX1278进入发送数据状态，完成数据发送后转入其他状态。
优选的，所述监测中心在接收ACK数据或接收控制信息时，接收信息。
优选的，所述SX1278采用CAD信道检测来保证数据的安全接收，通过设置SX1278参数，被定时唤醒进入CAD信道检测模式。
优选的，如在规定时间里没有检测到前导码或前导码关联不成功，转入等待模式；检测到前导码，接收前导码并关联成功后，进入数据接收模式，完成数据接收。
上述LoRa无线温湿度监测器采用间歇式工作方式，休眠时主控MCU处于低功耗状态，LoRa无线传输芯片处于休眠状态，温湿度传感器处于关闭状态；当需要采集数据时，主控MCU通过RTC方式唤醒芯片，并给温湿度传感器进行上电开机，温湿度传感器开机后采集数据，将数据通过串口发送给主控MCU,主控MCU再唤醒温湿度，将数据通过LoRa基站发送出去。
本发明的有益效果为：
本发明主要借助LoRaWAN网络进行数据传输。检测器采用MCU+LoRa+温湿度传感器模式设计，主控芯片将传感器采集到的数据通过LoRa芯片发送出去，经过LoRa基站上传到后台，最终发送到监测机构，用于监控环境温湿度，以满足特殊的环境需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的整体原理框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开如图1所示的一种LoRa无线温湿度监测器，包括主控MCU、温湿度传感器和LoRa无线传输芯片，所述温湿度传感器和主控MCU通过串口连接通讯，所述LoRa无线传输芯片和主控MCU通过SPI连接通讯；所述LoRa无线传输芯片通过LoRaWAN网关与LoRa基站相连，所述LoRa基站通过WIFI连通监控中心服务器实现监控。
主控MCU为STM32L031单片机芯片。LoRa无线传输芯片为SX1278的LoRa芯片作为无线传输芯片。LoRa基站接收到数据后，将数据显示在所述LoRa基站端液晶显示屏，同时将数据发送到数据后台和监控中心服务器。
SX1278的Reg PktSnrValu寄存器储存接收信号的信噪比值，主控MCU通过SPI接口获得SNR值，如果SNR在-20～+5dB之间，则判定信道忙，否则信道空闲。
SX1278的信道空闲时，控制SX1278进入发送数据状态，完成数据发送后转入其他状态。监测中心在接收ACK数据或接收控制信息时，接收信息。
SX1278采用CAD信道检测来保证数据的安全接收，通过设置SX1278参数，被定时唤醒进入CAD信道检测模式。如在规定时间里没有检测到前导码或前导码关联不成功，转入等待模式；检测到前导码，接收前导码并关联成功后，进入数据接收模式，完成数据接收。
本实施例利用LoRa技术，将低功耗、低成本、远距离的LoRa模块和温湿度监测器完美结合，利用LoRaWAN组网技术，完成大范围、大覆盖的温湿度监测。
实施例2
本实施例的LoRa无线温湿度监测器采用间歇式工作方式，每10分钟(可通过LoRaWAN后台进行配置)采集一次数据，休眠时MCU处于低功耗状态，LoRa芯片也处于休眠状态，温湿度传感器处于关闭状态。当需要采集数据时，MCU通过RTC方式唤醒芯片，然后给温湿度传感器进行上电开机，传感器开机后采集数据，将数据通过串口发送给MCU,MCU再唤醒LoRa芯片，将数据通过LoRa发送出去。
LoRa无线温湿度监测器，采用型号为STM32L031单片机芯片作为主控MCU，采用SX1278的LoRa芯片作为无线传输芯片，外加SHT35温湿度传感器、液晶显示屏和电池供电，工作电压为3.3V。
SHT35温湿度传感器将采集到的数据通过串口传输给主控MCU芯片，MCU接收到信号后，控制液晶显示屏显示数据内容，并通过LoRa芯片经过标准的LoRaWAN协议发送到基站，基站接收到数据以后显示在基站端液晶显示屏，并将数据发送到数据后台和监控中心，完成温湿度数据的采集。
本实施例主要借助LoRaWAN网络进行数据传输。检测器采用MCU+LoRa+温湿度传感器模式设计，主控芯片将传感器采集到的数据通过LoRa芯片发送出去，经过LoRa基站上传到后台，最终发送到监测机构，用于监控环境温湿度，以满足特殊的环境需求。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，包括主控MCU、温湿度传感器和LoRa无线传输芯片，所述温湿度传感器和主控MCU通过串口连接通讯，所述LoRa无线传输芯片和主控MCU通过SPI连接通讯；所述LoRa无线传输芯片通过LoRaWAN网关与LoRa基站相连，所述LoRa基站通过WIFI连通监控中心服务器实现监控。
2.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，所述主控MCU为STM32L031单片机芯片。
3.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，所述LoRa无线传输芯片为SX1278的LoRa芯片作为无线传输芯片。
4.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，所述LoRa基站接收到数据后，将数据显示在所述LoRa基站端液晶显示屏，同时将数据发送到数据后台和监控中心服务器。
5.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，
所述SX1278的Reg PktSnrValu寄存器储存接收信号的信噪比值，主控MCU通过SPI接口获得SNR值，如果SNR在-20～+5dB之间，则判定信道忙，否则信道空闲。
6.根据权利要求5所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，
所述SX1278的信道空闲时，控制SX1278进入发送数据状态，完成数据发送后转入其他状态。
7.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，
所述监测中心在接收ACK数据或接收控制信息时，接收信息。
8.根据权利要求1所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，
所述SX1278采用CAD信道检测来保证数据的安全接收，通过设置SX1278参数，被定时唤醒进入CAD信道检测模式。
9.根据权利要求8所述的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，
如在规定时间里没有检测到前导码或前导码关联不成功，转入等待模式；检测到前导码，接收前导码并关联成功后，进入数据接收模式，完成数据接收。
10.根据权利要求1-9所述任意一项的LoRa无线温湿度监测器，其特征在于，所述LoRa无线温湿度监测器采用间歇式工作方式，休眠时主控MCU处于低功耗状态，LoRa无线传输芯片处于休眠状态，温湿度传感器处于关闭状态；当需要采集数据时，主控MCU通过RTC方式唤醒芯片，并给温湿度传感器进行上电开机，温湿度传感器开机后采集数据，将数据通过串口发送给主控MCU,主控MCU再唤醒温湿度，将数据通过LoRa基站发送出去。
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