基于LoRa与RT-Thread的多功能矿灯设计

针对目前井下矿灯存在功能单一、无线通信距离短和功耗较高等问题,基于LoRa无线通信技术和物联网操作系统RT-Thread设计了一种集井下照明、环境状态感知、人员状态监测与定位、无线通信与安全报警的多功能矿灯。该矿灯以STM32单片机作为核心,利用多种传感器实现环境温湿度、瓦斯浓度和人员运动状态信息的实时感知;利用远距离低功耗的LoRa无线通信技术,结合LoRa智能网关,与地面远程监控平台实现信息交互。该多功能矿灯还能够进行本地异常状态预警并上报远程监控平台,同时,监控平台能够下发安全预警信息,向井下工作人员及时发布工作面的安全状态。测试结果表明,该矿灯具有较高的数据采集精度、较好的无线通信性能、较低的功耗,在实现多功能的条件下,能通过多种传感器有效测量环境参数,测量误差不超过1%;通过智能网关与监控平台进行数据交互,最大丢包率不超过4%,最大时延低于100 ms;当矿灯处于待机工作状态时,最低平均消耗电流小于10μA,能够有效延长矿灯使用时间。