基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统

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随着网络通信技术与智能移动终端技术日新月异的发展,远程监控系统的实时性和便捷性得到了巨大提高。而随着当今时代工业生产规模的不断扩大,易燃有害气体也在不断衍生,所以构建工业化气体浓度监测的远程监控系统越来越重要,工业化气体浓度远程监控系统的设计包括气体检测终端与远程监控技术两个方面。目前市面上的气体检测终端广泛存在检测气体单一、稳定性差、精度不高等问题,并且大多采用便携式,需要去现场采集,效率不高且实时性监控不够。在无线通信监控系统应用方面,传统上大多采用ZigBee、WIFI、3G/4G等技术进行通信,而这些技术具有不适用于长距离通信、抗干扰能力弱、成本高等相应缺点,并不适用于监控工业现场。因此,如何扩大通信距离、增强抗干扰的能力、使组网更加便捷、提高终端检测仪的稳定性与实时性等,成了工业化远程监控系统中迫切需要研究的问题。本论文将基于扩频原理的长距离(Long Range,LoRa)无线传输技术运用到工业化远程监控系统中,并考虑在实际应用中,工业易燃有害气体的多样性以及环境的特殊性会对采集信号造成一定的干扰,设计了一种基于Android和LoRa的工业化气体浓度远程监控系统。该系统整体结构上分为监控端、汇聚节点、采集节点和终端多气体检测仪四大部分。其中,监控端分为PC监控端和手机监控端,PC端设立在监管控制中心,便于监管人员轮流值班监控,手机端则更加方便用户随时随地对工业气体浓度进行监控。汇聚节点不仅要通过LoRa无线接收采集节点的上传数据,还要通过GPRS公网或串口,将数据上传到监控端,监控端也可通过汇聚节点下发命令。采集节点向下通过RS484总线与终端多气体检测仪相连,向上借助LoRa的无线超长距离通信力与汇聚节点进行通信。对于该系统的终端气体检测仪,本论文设计了一种基于STM32的多气体检测仪,其中主控芯片为STM32F103C8T6微处理器,结合对应传感器可以检测工业车间温湿度值和多种易燃有害气体浓度。为了进一步提高系统的可靠性,本文研究设计了适用的数字滤波算法来降低工业环境中的干扰信号,从而使采集数据更加精确。该系统目前已开发完成,系统达到了预期的要求,并能很好地实现对工业化易燃有害气体的实时检测和监控。
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