基于LoRa的楼宇自动监测系统设计

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智能楼宇自动控制技术随着科技的发展,具备的各项功能也逐步增多,它是一个结合了如传感技术、通讯技术、计算机技术等多种技术的先进技术。目前使用较多的楼宇控制主要分为有线及无线两种方式进行部署,有线传感网络组成的监测系统具有施工难度高,维护成本高,已逐步被市场淘汰。而无线传感网络组成的监测系统方便部署,具有易维护的作用,该无线网络支持的通讯技术有Wi Fi、蓝牙、4G、Zig Bee等等,适用范围广泛,涵盖家用、商用。而且无线通讯技术中专门用于物联网的低功耗广域网技术如LoRa、NB-Io T、Sigfox也在蓬勃发展。所以对于楼宇设备监测方面,无线部署的方式具有更好的发展前景。本论文研究的课题是基于LoRa的楼宇自动监测系统设计,采用的无线通讯技术是LoRa技术,以深圳地铁福田枢纽地铁站为研究项目,从而组建楼宇自动监测系统。本文中首先对楼宇设备监测以及无线通讯技术的现状和背景进行深入的研究,了解行业内较好的无线传感器网络系统。同时对福田枢纽站进行考察,由于福田枢纽站的地理位置主要是位于地下空间,而且存在占地面积大、设备数量多、信号弱、物理隔断多、管理难度较高的情况,所以通过横向对比多种无线通讯技术如Wi Fi、蓝牙、LoRa、NB-Io T、Sigfox技术,最终选择LoRa通讯技术作为楼宇自动监测系统的核心技术。同时分析掌握LoRa技术,了解其扩频技术及传输原理,并结合研究项目的实际情况选定星型网络拓扑结构作为系统网络层结构,并选定Class A作为终端的收发模式。同时对该枢纽站进行了楼宇空间结构以及管理需求的分析,整理并设计出满足管理使用的楼宇自动监测系统总体方案,方案包含系统的整体架构,以及深圳地铁福田枢纽站需要监测的各类设备信息如水泵房管网压力、空调机房内设备电力、温度及环境信息,同时对监测设备如温湿度传感器、电力仪表、管网压力监测设备等等以及网关硬件进行结构设计以及选型,并基于深圳地铁阿里云建立LoRa网络。最后,在深圳地铁福田枢纽站现场对该系统硬件进行安装并调试,建立传感器网络,同时对监测系统的数据采集及数据展示等多个功能,以及数据准确性、系统稳定性进行了测试和验证。实验数据证明该系统设计、数据通信和数据查看符合现场使用,相对比原有的设备管理模式能够显著提升其管理效率,同时数据误差值在可控范围内,达到了楼宇自动监测系统的设计要求,具有较好的商业推广价值。
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