基于LoRa无线组网技术的漏水检测系统设计

发布时间：2023-08-07 17:59

　　家庭供水管道漏水既会带来经济损失,也会造成安全隐患。目前已有多种漏水检测方案,但由于其成本、实时性或检测精度等方面的局限性,均无法在智能家居中普及和推广,而室内无线网络通信技术的发展为研究智能家庭漏水检测系统提供了新思路。本文提出一套基于LoRa无线组网技术的智能家庭漏水检测系统,由电池供电的LoRa漏水检测节点、可控制水阀开关的LoRa-Wi Fi集中器网关、可实时监控系统状态的APP以及电磁阀遥控器组成。节点用于检测漏水状态并通过LoRa模块向集中器网关发送报警信号,集中器网关接收此报警信号后自动关闭总水阀,并将此报警信号通过Wi Fi发送至APP提醒用户及时处理,电磁阀遥控器作为辅助,用于控制电磁阀的开关。本系统具有低功耗、低成本、实时性强以及通信可靠性高等优势,并且易于集成到诸如家用地暖等智能家居系统中。为保证由电池供电的漏水检测节点能长时间工作,本文提出了一种基于自适应功率调节算法的低功耗设计方法。采用均值滤波机制,节点在采集多次信号强度(RSSI)之后,将跳变较大的RSSI值去除后取均值,从而提高对数据链路评估的准确度,然后再根据该RSSI值自适应地调整其发射功率。测试表明...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 漏水检测相关技术现状
        1.2.1 漏水检测技术国内外研究现状
        1.2.2 无线网络通信相关技术现状
        1.2.3 功率控制技术
    1.3 本文主要研究的内容
        1.3.1 节点低功耗设计
        1.3.2 LoRa无线网络防碰撞设计
    1.4 本文各章节内容安排
第二章 智能家庭漏水检测系统详细设计
    2.1 系统概述
        2.1.1 系统整体架构
        2.1.2 系统需求描述
    2.2 系统硬件设计
        2.2.1 系统硬件设计架构
        2.2.2 节点硬件设计
        2.2.3 集中器网关硬件设计
    2.3 系统软件设计
        2.3.1 节点软件设计
        2.3.2 集中器网关软件设计
    2.4 系统功能测试
    2.5 实物展示
        2.5.1 集中器网关实物图
        2.5.2 节点与遥控器实物图
        2.5.3 APP界面展示
        2.5.4 本系统在智能地暖系统中的应用
    2.6 本章小结
第三章 基于自适应功率调节算法的低功耗设计
    3.1 节点自适应功率调节算法的改进与实现
        3.1.1 功率控制技术选择
        3.1.2 基于RSSI的室内路径损耗模型
        3.1.3 RSSI均值滤波
        3.1.4 自适应功率调节算法改进
        3.1.5 算法实现
    3.2 算法测试
        3.2.1 测试方案及测试数据
        3.2.2 测试结果分析
    3.3 节点低功耗硬件设计
        3.3.1 低功耗器件的选择
        3.3.2 硬件低功耗设计
    3.4 节点功耗测试与分析
        3.4.1 测试方案及测试数据
        3.4.2 测试结果分析
    3.5 本章小结
第四章 基于非时隙CSMA/CA算法的Lo Ra无线网络设计
    4.1 基于退避时隙优化的非时隙CSMA/CA算法改进及实现
        4.1.1 非时隙CSMA/CA算法原理
        4.1.2 传统非时隙CSMA/CA算法分析
        4.1.3 基于退避时隙优化的非时隙CSMA/CA算法改进及应用
    4.2 基于非时隙CSMA/CA算法的Lo Ra无线网络防碰撞机制设计
        4.2.1 信道检测机制比较与分析
        4.2.2 LoRa无线网络防碰撞机制设计
    4.3 LoRa无线网络设计与实现
        4.3.1 LoRa无线网络拓扑结构设计
        4.3.2 通信协议设计
    4.4 无线网络性能测试
        4.4.1 通信距离测试
        4.4.2 多节点通信测试
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录 作者在读研期间发表的学术论文及参加的科研项目



本文编号：3840086