基于LoRa技术的室内环境监测及智能调节系统设计

周成状, 王 琪

(南昌航空大学 信息工程学院,江西 南昌 330063)

0 引 言

现代建筑为了提高房屋的保温性能与安全性,密封化程度越来越高,门窗可开启的面积越来越小,这导致室外的自然风无法进入室内,造成室内的空气不流通；加之装饰材料、家具、家用电器、清洁剂等不断释放的挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)导致室内空气污染严重[1,2]。传统室内空气质量监测净化系统在通信方面主要采用RS—485或ZigBee方式,RS—485方式布线复杂,在设备数量多的情况下需要增加集中器设备,导致工程造价高,无法广泛使用；而ZigBee传输的距离较短,穿透能力较差,数据传输可靠性大幅降低[3,4]。基于上述问题,本文设计了一种基于LoRa(long range)技术的室内环境监测及智能调节系统,实现对室内空气实时监测,若甲醛或VOCs含量超标时启动智能调节模块,最大限度降低空气质量问题对用户健康造成的损害。

1 LoRa通信技术

LoRa通信技术是美国Semtech公司推出的一种基于扩频技术的超远距离无线传输技术,目前主要在全球免费频段运行,包括433,868,915 MHz等[5]。在实际应用中,采用LoRa协议的物联网设备的无线通信距离超过15 km(空旷环境),且能够将多个无线传感器节点与LoRa技术网关连接起来[5]。

LoRa网络主要由网关(或称基站)、终端节点(可由LoRa模块构成)及服务器组成,数据可双向传输[6]。LoRa网络架构是星型拓扑结构,其中LoRa基站是作为传输的中继,连接服务器[7]。服务器可与基站连接通信,而基站与终端节点间均为双向通信。相比其他常用室内通信技术,LoRa具有传输距离远、功耗低等特点,适合数据量和组网规模不大的环境。……