基于NB-IoT的大气干湿沉降采集系统设计与实现

伯成才，于会山

(聊城大学物理科学与信息工程学院，聊城 252059)

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环境污染是当今社会存在的重要问题。通常环境污染经过大气通过一定的途径被沉降至地面或水体的过程，分为干沉降和湿沉降。干沉降是指颗粒物通过重力下落、扩散传输或两者的共同作用，沉积于土壤、岩石、植被和水面等地表面移出大气，也可以通过与表面碰撞或被突出物拦截而移出[1]。湿沉降是指颗粒物参与云滴的形成，并发展为降水的过程中，被降水收集、冲刷而随降水下落至地表的过程[2]。

对于相关研究人员来说，样本的收集是一个难题，传统的样本收集大多采用人工，即费时又费力。随着物联网、传感器技术、无线通信技术等新型技术的不断发展，以ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等短距离无线通信方式的产品在人们的生活中愈来愈多。但ZigBee、Wi-Fi等无线通信技术具有穿透能力弱、信号覆盖等问题。对于干湿沉降的数据采集来说，由于需要对不同场景、不同地点、不同时间段的干湿沉降进行采集，因此，ZigBee、Wi-Fi等无线通信技术的不足会影响数据采集的传输和效率[3]。

窄带物联网(Narrow Band Internet of Things，NB-IoT)技术作为一种新兴的物联网技术，具有低功耗、广覆盖、大容量、大连接等优点，与嵌入式技术相结合，广泛应用于如环境监测、智能抄表等诸多领域[4]。此外，窄带物联网的覆盖能力较GPRS有20 dB的增益。因此，结合样本数据采集的条件等客观因素，使用NB-IoT技术能够更好地实现实验样本数据的采集和传输[5]。本文结合具体实际，提出一种基于NB-IoT的大气干湿沉降采集系统，选择NB-IoT低功耗的无线通信方式、相关嵌入式设备、传感器，通过硬件设计、软件优化设计完成整个系统的功能实现。……