基于LoRaWAN物联网技术的农田环境监测系统的设计

发布时间：2020-07-15 13:20

【摘要】：随着物联网在世界各个领域的蓬勃发展,更加符合物联网的通信技术的研究以及实现在物联网产品化中显得尤其重要。在农业物联网中,为了实时监控农田各个位置的环境参数,传统的农业物联网一般采用ZigBee,WiFi等通信协议,但是随着农田面积的增大,接入节点的增加,需要同时满足大接入量、低功耗、远距离的要求。为了解决上述问题,采用LoRa扩频调制技术,结合LoRaWAN(Long Range WAN)通信协议,能达到抗干扰能力更强,通信距离更远,功耗更低,接入量更大的效果,很好的契合了农田环境监测系统的要求。本文根据农田监测的应用要求,分析了基于LoRaWAN物联网技术的农田监测系统的关键技术和难点,设计并实现了整个农田监测系统的结构组成和整体方案。针对大规模户外农田的实际情况,采用了更加省电的LoRa工作模式。确定了LoRa通信的工作频率为433MHz-470MHz和868MHz频段,设计了针对农田环境的网关和节点硬件电路。本文将LoRa通信系统与传感器网以及农田环境监测系统相结合,实现了农田环境参数的自动化采集与上传。系统节点采用低功耗MCU—EFM32G222F128作为主控,普通锂亚硫电池供电,SX1278作为通信芯片,通过IIC、SPI、one-wire等总线连接传感器。以RaspberryPi3计算模块,结合四路或者八路SX1278,以及4G、以太网、Wi-Fi等模块构成自主设计的LoRa网关。数据库采用MySQL,数据展示部分以及系统管理平台利用WEB实现。本设计完成了农田监测系统的硬件设计与制作、调试及软件部分的代码编写,搭建整个农田监测系统。进行系统稳定性测试,通信距离测试,节点功耗测试。验证了采用LoRaWAN物联网技术的农田监测系统的可靠性与适用性,并对存在的问题提出有效改进措施,结合基于传统无线网络的农田环境监测系统分析了LoRa物联网技术在农田环境监测系统应用中的优势与未来的研究方向。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP274;TP391.44;TN929.5
【图文】：

农田环境监测系统体系结构

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【参考文献】

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本文编号：2756543