基于LoRa无线通信组网技术在森林环境监测系统中的研究
发布时间：2022-10-06 17:02
森林是自然资源重要的组成部分,进入21世纪后,林区环境生态问题随着我国经济发展受到更多的关注,随着我国提出智慧林业的概念,作为我国传统行业的林业随着科技进步正在向着信息化的方向发展,其中对林区生态环境进行监测是智慧林业重要的组成部分。传统林区环境监测系统,采用的通信方式通常是基于CAN总线的有线传输或基于短距离通信的Zig Bee无线传输,但是这些通信方式存在布线复杂、通信距离短等问题,因此针对林区环境监测设计一种远距离、低功耗的通信方式具有重大意义。该文首先对林区环境监测系统使用的无线通信技术,总结其优点与不足,通过对林区环境监测需求分析,提出了将远距离、低功耗的Lo Ra无线通信技术应用在林区监测上,然后针对林区生态环境特征,设计出符合林区应用场景需求的无线组网结构,使分布在林区内的监测节点通过星型或菱形网络结构组网通信,扩大监测范围,提高数据采集效率。其次该文搭建了基于Lo Ra无线通信技术的林区微环境监测系统的整体框架,对系统的数据采集及展示、无线节点通信进行了软硬件设计。对系统的芯片选型、硬件电路设计、工作流程进行了详细的介绍,为林区监测系统构建了硬件基础;在软件设计上,设计...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 森林环境监测国内外研究现状
1.2.2 无线通信技术发展现状及比较
1.3 本论文主要工作
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 论文组织架构
2 系统的总体设计
2.1 系统工程背景
2.2 系统设计需求
2.3 系统组网设计
2.3.1 系统组网方案
2.3.2 适应林区环境特征的无线组网设计
2.3.3 系统组网硬件结构设计
2.4 系统总体设计
2.5 本章小结
3 系统的硬件设计
3.1 系统硬件组成结构及工作原理
3.1.1 数据采集端组成
3.1.2 LoRa无线节点模块组成
3.2 电源供电系统设计
3.2.1 电平转换芯片的选型
3.2.2 电平转换电路设计
3.3 主控电路设计
3.3.1 主控芯片的选型
3.3.2 主控芯片最小系统设计
3.3.2.1 电平转换电路
3.3.2.2 复位电路
3.3.2.3 晶振电路
3.3.2.4 仿真接口电路
3.4 数据采集模块电路设计
3.4.1 驱动方案设计
3.4.2 外部模块芯片选型
3.4.3 外部模块驱动电路设计
3.5 LoRa无线通信节点模块驱动电路设计
3.5.1 驱动方案设计
3.5.2 外部模块芯片选型
3.5.3 外部模块驱动电路设计
3.6 本章小结
4 系统的软件设计
4.1 数据采集端程序设计
4.1.1 数据采集端程序主流程
4.1.2 数据采集端软件设计
4.1.2.1 传感器采集程序设计
4.1.2.2 存储模块程序设计
4.2 串口通信程序设计
4.3 LoRa模块通信程序设计
4.3.1 基于时分复用LoRa自组网设计
4.3.2 通讯协议设计
4.3.3 终端节点软件设计
4.3.4 集中器软件设计
4.4 云平台设计
4.5 本章小结
5 系统在林区环境中的实地测试
5.1 系统测试方案
5.1.1 测试地点及环境
5.1.2 测试设备
5.1.3 设备调试
5.1.4 通信参数配置
5.1.5 测试方法
5.2 点对点节点通信距离测试
5.3 丢包率测试
5.4 节点组网通信范围测试
5.5 测试结论
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa组网技术在胶带运输监控系统中的应用研究[J]. 陈晓晶. 工矿自动化. 2020(04)
[2]物联网在智慧林业中的应用现状及对策[J]. 王娇阳,米敏,刘也楠. 现代农业科技. 2020(05)
[3]基于LoRa技术的无线通信应用研究[J]. 宋浩. 信息与电脑(理论版). 2019(23)
[4]基于LoRa的无线自组网MAC层关键技术研究[J]. 晏然. 中国高新科技. 2019(22)
[5]基于LoRa的低功耗水产养殖水质监测系统设计[J]. 张琴,戴阳,杨胜龙,张衡,崔雪森. 传感器与微系统. 2019(11)
[6]基于FAT文件系统的高速大数据记录仪的设计[J]. 王丹,姚磊,杨云川,杨向锋. 电子设计工程. 2019(20)
[7]SHT11温湿度传感器的工作原理探析[J]. 徐锦钢,鄢妍. 河南科技. 2019(28)
[8]基于B/S模式的高校测量仪器管理系统的设计与实现[J]. 毕继鑫,田林亚,郭英起,朱春晓,杨国庆. 测绘地理信息. 2019(04)
[9]“互联网+”智慧林业的发展策略[J]. 吴振江,李俊枝,李顺龙. 东北林业大学学报. 2019(05)
[10]基于LoRa的无线多参数环境监测节点设计[J]. 赵全,徐光,郝龙,韩卫济,李瑶,马德常. 电子测量技术. 2019(05)
博士论文
[1]面向森林火灾监测的无线传感器网络技术的研究[D]. 张军国.北京林业大学 2010
硕士论文
[1]树木年轮针刺测量系统设计[D]. 尘兴灿.北京林业大学 2019
[2]基于NB-IoT的信息采集系统设计与实现[D]. 蒋震.东南大学 2019
[3]基于LoRa技术的农业温室监测系统设计与实现[D]. 郭恋恋.安徽大学 2018
[4]林区无线传感器网络数据采集系统设计[D]. 何业.中南林业科技大学 2019
[5]基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统[D]. 刘文娟.扬州大学 2018
[6]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[7]基于Node.js的智慧农业数据采集平台的设计与实现[D]. 蔡立雄.浙江理工大学 2018
[8]基于LORA全无线智能水表抄表应用的研究[D]. 陈钇安.湖南大学 2018
[9]面向森林环境的动态监测及数据可视化分析研究[D]. 李昊.北京工业大学 2017
[10]农业小气候数据采集站的设计与实现[D]. 丁振磊.贵州大学 2016
本文编号：3687031
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 森林环境监测国内外研究现状
1.2.2 无线通信技术发展现状及比较
1.3 本论文主要工作
1.3.1 论文研究内容
1.3.2 论文组织架构
2 系统的总体设计
2.1 系统工程背景
2.2 系统设计需求
2.3 系统组网设计
2.3.1 系统组网方案
2.3.2 适应林区环境特征的无线组网设计
2.3.3 系统组网硬件结构设计
2.4 系统总体设计
2.5 本章小结
3 系统的硬件设计
3.1 系统硬件组成结构及工作原理
3.1.1 数据采集端组成
3.1.2 LoRa无线节点模块组成
3.2 电源供电系统设计
3.2.1 电平转换芯片的选型
3.2.2 电平转换电路设计
3.3 主控电路设计
3.3.1 主控芯片的选型
3.3.2 主控芯片最小系统设计
3.3.2.1 电平转换电路
3.3.2.2 复位电路
3.3.2.3 晶振电路
3.3.2.4 仿真接口电路
3.4 数据采集模块电路设计
3.4.1 驱动方案设计
3.4.2 外部模块芯片选型
3.4.3 外部模块驱动电路设计
3.5 LoRa无线通信节点模块驱动电路设计
3.5.1 驱动方案设计
3.5.2 外部模块芯片选型
3.5.3 外部模块驱动电路设计
3.6 本章小结
4 系统的软件设计
4.1 数据采集端程序设计
4.1.1 数据采集端程序主流程
4.1.2 数据采集端软件设计
4.1.2.1 传感器采集程序设计
4.1.2.2 存储模块程序设计
4.2 串口通信程序设计
4.3 LoRa模块通信程序设计
4.3.1 基于时分复用LoRa自组网设计
4.3.2 通讯协议设计
4.3.3 终端节点软件设计
4.3.4 集中器软件设计
4.4 云平台设计
4.5 本章小结
5 系统在林区环境中的实地测试
5.1 系统测试方案
5.1.1 测试地点及环境
5.1.2 测试设备
5.1.3 设备调试
5.1.4 通信参数配置
5.1.5 测试方法
5.2 点对点节点通信距离测试
5.3 丢包率测试
5.4 节点组网通信范围测试
5.5 测试结论
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
个人简介
导师简介
获得成果目录
致谢
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa组网技术在胶带运输监控系统中的应用研究[J]. 陈晓晶. 工矿自动化. 2020(04)
[2]物联网在智慧林业中的应用现状及对策[J]. 王娇阳,米敏,刘也楠. 现代农业科技. 2020(05)
[3]基于LoRa技术的无线通信应用研究[J]. 宋浩. 信息与电脑(理论版). 2019(23)
[4]基于LoRa的无线自组网MAC层关键技术研究[J]. 晏然. 中国高新科技. 2019(22)
[5]基于LoRa的低功耗水产养殖水质监测系统设计[J]. 张琴,戴阳,杨胜龙,张衡,崔雪森. 传感器与微系统. 2019(11)
[6]基于FAT文件系统的高速大数据记录仪的设计[J]. 王丹,姚磊,杨云川,杨向锋. 电子设计工程. 2019(20)
[7]SHT11温湿度传感器的工作原理探析[J]. 徐锦钢,鄢妍. 河南科技. 2019(28)
[8]基于B/S模式的高校测量仪器管理系统的设计与实现[J]. 毕继鑫,田林亚,郭英起,朱春晓,杨国庆. 测绘地理信息. 2019(04)
[9]“互联网+”智慧林业的发展策略[J]. 吴振江,李俊枝,李顺龙. 东北林业大学学报. 2019(05)
[10]基于LoRa的无线多参数环境监测节点设计[J]. 赵全,徐光,郝龙,韩卫济,李瑶,马德常. 电子测量技术. 2019(05)
博士论文
[1]面向森林火灾监测的无线传感器网络技术的研究[D]. 张军国.北京林业大学 2010
硕士论文
[1]树木年轮针刺测量系统设计[D]. 尘兴灿.北京林业大学 2019
[2]基于NB-IoT的信息采集系统设计与实现[D]. 蒋震.东南大学 2019
[3]基于LoRa技术的农业温室监测系统设计与实现[D]. 郭恋恋.安徽大学 2018
[4]林区无线传感器网络数据采集系统设计[D]. 何业.中南林业科技大学 2019
[5]基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统[D]. 刘文娟.扬州大学 2018
[6]基于LoRa的物联网通信协议研究与实现[D]. 许斌.西安电子科技大学 2018
[7]基于Node.js的智慧农业数据采集平台的设计与实现[D]. 蔡立雄.浙江理工大学 2018
[8]基于LORA全无线智能水表抄表应用的研究[D]. 陈钇安.湖南大学 2018
[9]面向森林环境的动态监测及数据可视化分析研究[D]. 李昊.北京工业大学 2017
[10]农业小气候数据采集站的设计与实现[D]. 丁振磊.贵州大学 2016
本文编号：3687031
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