基于LoRa通信技术的电能表计量数据采集方法

针对当前电能表计量数据采集精度低,且无法实现同步的问题,引入远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)通信技术,开展电能表计量数据采集方法的设计研究。基于LoRa通信技术,设定电能表通信传输协议;进行离散化和滤波处理,去除电能表信号中的噪声;通过同步控制设计,确保电能表计量数据的同步采集。通过对比实验证实,应用文章提出的采集方法可以实现对电能表计量数据的同步高精度采集。

基于LoRa技术的特高压直流换流站多角度联合监控技术

现有特高压直流换流站的安全监测多采用人工现场检测,存在较大的安全隐患,人工成本高。为满足输电系统的安全需要,设计了基于远距离无线电(LoRa)技术的特高压直流换流站多角度联合监控系统,监测模块对换流站的重要系统进行多角度联合监测,采用LoRa无线传输技术进行通信传输。实验结果表明,该方案监测数据准确率高,工作功耗低,传输距离远,可以有效提高换流站的无线监控管理的智能水平。

非坚持型载波监听多路访问机制对LoRa网络扩展性的影响

LoRaWAN是低功耗广域网(LPWAN)中的一种无线通信标准,为物联网的发展提供了支撑。然而,受限于扩频因子(SF)间不完全正交性的特点和LoRaWAN不具备先听后发(LBT)机制的事实,基于ALOHA的传输调度方式会引发严重的信道冲突,极大降低了LoRa(Long Range Radio)网络的扩展性。为提高LoRa网络的扩展性,提出用非坚持型载波监听多路访问(NP-CSMA)机制替代LoRaWAN中ALOHA的介质访问控制机制,通过LBT协调LoRa网络中SF相同的各个节点接入信道的时间。不同SF之间的传输则采用多种SF信号并行传输,以减少共信道中同SF干扰和避免SF间干扰。为了分析NP-CSMA对LoRa网络扩展性的影响,通过理论分析和NS3仿真对LoRaWAN与NP-CSMA构建的LoRa网络进行比较。实验结果表明,在相同的条件下,与LoRaWAN相比,NP-CSMA在网络通信负载率为1的情况下,它的理论数据包交付率(PDR)性能比LoRaWAN高58.09%。在信道利用率方面,与LoRaWAN相比,NP-CSMA的饱和信道利用率提高了214.9%,容纳的节点数量也增加了60.0%。另外,NP-CSMA的平均时延在网络通信负载率小于1.7时也低于确认型LoRaWAN,而且在扩频因子为7和10时,它用于维持信道活动检测(CAD)模式所造成的额外能耗也比LoRaWAN用于接收来自网关确认消息所需的额外能耗低1.0~1.3 mJ和2.5~5.1 mJ;充分反映了NP-CSMA可以有效提高LoRa网络的可扩展性。

基于LoRa的钢制船舶通信系统电波传播特性研究

为了提高船舶通信系统的通信质量,研究基于LoRa的钢制船舶通信系统电波传播特性.根据电波传播机制,基于LoRa建立电波传播方程,获取电波传播时延;通过计算电波传播损耗,掌握电波传播规律,得到电波传播接收功率路径损耗、随距离的变化以及能量分布情况.电波传播特性实验分析表明,电波传播损耗指数与发射天线高度呈反比关系,与频率呈正比关系,接收天线在船舶走廊中央时的路径损耗更少;在带拐弯部分的钢制船舶走廊场景下,电波传播时延平均值为38.45ns,均方根时延的平均值为1.89ns,收发天线之间的距离对均方根时延的影响较小。

基于LoRa的物联网低功耗通信协议设计

针对远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)技术在物联网(Internet of Things,IoT)中的应用挑战,提出了一系列有效的解决方案,旨在设计低功耗通信协议。采用自适应数据封装与解封装的方法,确保数据传输的高效率和高可靠性,以适应不同数据大小和频率的应用需求。将随机指数后退算法作为通道访问与调度机制,成功降低了通信碰撞率,提高了通信成功率,特别适用于高竞争的通信环境。最后,利用节点管理和能耗优化策略,综合考虑节点的休眠与唤醒、数据更新和远程管理,延长了电池使用寿命、增强了网络的可维护性。

基于LoRa物联网的科技馆展厅智能控制系统设计

传统的科技馆展厅控制系统在设备改变时需要手动进行操作,往往无法及时改变设备的运行状态以适应游客的需求。为此,设计了基于远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)物联网的科技馆展厅智能控制系统。在硬件上,设计数据采集器和控制模块,以提高工作效率和避免数据丢失,软件方面,设计信息命令接收模块,并利用数据处理模块对接收到的命令进行数据处理,在LoRa物联网技术的基础上,结合模块设计,实现科技馆展厅智能控制,系统测试结果表明该研究方法具备具有良好的反馈速度,系统的基础运行性能更好。

LoRa信号参数盲估计方法研究

从远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)信号的基本原理出发,介绍了信号的调制与解调基本方法,重点分析了LoRa信号解调时所需参数的盲估计方法,综合其他研究成果提出了一种互相关峰值二维搜索的载波误差及信号同步检测方法,最后通过计算机仿真了高斯白噪声信道下LoRa信号的同步检测概率,验证了载波误差估计及同步检测方法的可行性。

基于LoRa协议的企业环保设备污染物排放监管系统设计

为提升企业的污染物排放监管水平,实现对排污行为的及时、低成本、自动化监管,设计一套基于LoRa协议的环保设备污染物排放监管系统。为各主要产污设施和对应的治污设施安装用电信号采集终端,通过LoRa远程传输用电数据,实现对产污设备和环保设备运行情况的远程实时监测;通过对用电数据和废气排放数据进行关联分析,实现对环保设备不规范运行情况的实时报警。该系统已成功应用于江苏某大型集装箱生产工厂,结果表明其能有效保证企业废气达标排放,提升企业的污染物排放管理水平和管理效率,降低企业的运行成本。

基于LoRa的无线电气象参数集成监测系统设计

通过无线电气象参数可以获得影响无线电波变化的气象参数变化规律.为研究各种气象变化对无线电波的影响,对无线电气象参数进行准确测量和数据的远程传输与管理,提出了一种基于LoRa的无线电气象参数集成监测系统.系统以LoRa技术为核心进行自组网设计,采用北斗短报文技术进行远距离通信.气象监测节点采用低功耗的STM32微处理器,通过移植uCOS-III实时操作系统来实现多传感器集成模块的多任务调度,远程终端采用Qt设计了配套的上位机软件进行无线电气象参数实时处理分析.实测结果表明,在通信距离小于2 km时,LoRa数据传输丢包率小于10%,上位机软件可准确显示并存储无线电气象数据.系统具有稳定可靠、集成度高、组网便捷、通信距离远等特点,可以实现对复杂环境中无线电气象参数的实时采集和远程管理,这为气象学研究提供了有效的无线电气象参数数据.

便携式电力参数监测系统的设计与实现

为了解决复杂环境下无法实时监测电力参数的问题,设计出一种远距离(long range,LoRa)无线电组网的便携式电力参数监测系统。该系统基于STM32-Corbe-M4处理器内核和IM1281B电量计能模块,实现电压、电流、功率、频率等电力参数的采集;采用LoRa通信方式,实现远距离低功耗的数据传输。针对不同负载进行测试,结果表明,当电路的功率因素提高时,总电流明显减小,电路消耗的功率减少,有功功率增大,电源的利用率得以提高;该系统能够替代三表法测试,能够摆脱传统实验室的束缚,实际采集的功率参数与上位机显示的功率参数基本一致,测试数据的准确性为98%。

基于输变电设备物联网的智能接地线

针对临时接地线防误操作需求,提出了遵从国家电网输变电物联网Lo Ra(Long Range Radio)组网规范的智能接地线实现方案。系统基于M-XL6无线模组实现LoRa组网,采用A40i核心板实现边缘代理平台,完成无线网络管理及与变电站内网数据交互。智能接地线以HC32L073为主控,采用RFID实现挂接检测,LoRa通信上传挂接数据;同时设计了基于信道复用的低功耗空中唤醒功能,实现了防误系统的实时校验,并保证智能接地线的长期使用。经试点站测试,该智能接地线系统可以满足输变电站综合智能防误使用需求。

无线通信技术下电气火灾智能监控系统研究

为有效解决传统电气火灾监控报警系统存在的火灾探测灵敏度低、无线传感距离短、功耗较大以及部署烦琐等问题,利用分析法与综合法,结合无线通信、物联网和远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)通信等技术,构建一种具有低功耗、部署便捷、智能化及无线传感距离长的电气火灾智能监控系统。计算机仿真模拟测试表明,该电气火灾智能监控系统拥有良好的探测灵敏性与安全性,能够准确显示室内温度数据,实现快速报警。

基于物联网的无人水面艇航行状态监测系统设计

针对无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)航行状态监测及试航性能评估试验中的参数获取问题,设计一套USV航行状态监测系统。以物联网(Internet of Things,IoT)3层架构为基础,设计小尺寸、低功耗的监测方案。以多源传感器和STM32微控制器作为感知层,以远距离无线电(Long Range Radio,LoRa)网关及LoRa终端作为数据远程传输途径,以传输控制协议(TCP)作为数据远程传输协议,以云平台作为系统应用层,实现数据采集、传输和应用功能。基于监测系统要求,在应用层设置阈值实现航行状态预警功能。对系统功能及性能进行测试,结果表明,系统横、纵摇精度为±0.02°RMS,风速为(0.2±0.03)m/s,风向为±2.5°,所有监测参数技术指标均符合要求,且丢包率在通信距离小于1.4 km时为1.5%,较传统方法降低约22%。该系统可为进一步完善USV航行状态监测提供技术支持。

基于RFID与LoRa技术的耐力素质测试系统的设计

针对多人参加的耐力素质测试中传统计时方法存在的测试过程繁琐、数据丢失、数据统计困难等问题,将RFID技术、LoRa无线通信技术与数据库结合,设计了一套耐力跑体能测试系统。该系统具有自动计时、显示和保存成绩的功能,能够以无线通信的方式将测试结果上传至数据库中。该系统还可以设置多个中途计时点,记录多点成绩。实际测试结果表明,该系统能够实现分段计时、防止数据丢失、简化数据统计与处理的过程,提高测试效率。

基于分数阶滤波系统的LoRa新型抗干扰SF_(6)密度继电器

随着中国超特高压的迅速发展,SF_(6) 气体密度继电器在各类电压等级设备中广泛应用。由于电网设备所处的电磁环境复杂,现有SF_(6) 气体密度继电器无法将各类信息准确远传,因此研究一种新型抗干扰远传式SF_(6) 气体密度继电器具有重要的意义。介绍了SF_(6) 气体密度继电器的基本原理,并以分数阶滤波系统为基础,提出了一种新型抗干扰SF_(6) 气体密度继电器,并通过现场试验验证了该设备的可靠性。

基于433MHz LoRa信号的森林传播特性研究

为了保证无线传感器网络在森林中的合理规划,研究了LoRa信号在森林的无线传播特性。在南京林业大学以及下蜀林场,选择4种不同的环境(刚竹林、鹅掌楸林、林间小路以及空旷操场),测试了433 MHz LoRa无线信号在3种天线高度(0,0.5,1.0 m)下的接收信号强度(RSSI)。将测试的RSSI数据根据传统路径损耗模型进行了拟合,分析了林分密度和天线高度对模型中衰减指数的影响。此外,研究发现传统路径损耗模型的拟合精度不足,提出了新的路径损耗模型,对RSSI数据重新进行了拟合。结果表明,林分密度越大,环境障碍物越多,信号稳定性越差,衰减指数越大,LoRa信号衰减越快;天线高度增加,枝干分布密度、树叶、低矮灌木密度逐渐减小,信号受障碍物遮挡的影响降低,衰减指数也随之减小,更有利于LoRa信号传输;提出的新损耗模型的拟合度R 2为0.9281~0.9632,相比传统路径损耗模型(拟合度R 2为0.8790~0.9463),拟合精度有了较大的提升。新损耗模型拟合RSSI测量数据具有更小的误差和更好的拟合特性,更适合作为林业环境中信号RSSI值数据预测的经验公式。

基于认知无线电的LoRa网络架构设计

应用于物联网的各种低功耗广域网技术中,LoRa技术具有成本低和电池寿命长的优势。但是,由于LoRa网络工作于非授权频段,所以LoRa技术的可靠性相对较低。针对这一问题,文章引入认知无线电技术,分析并且设计了认知LoRa网络的体系结构,从而提高LoRa网络的可靠性,缓解LoRa网络频谱资源紧张的局面。

基于LoRa射频的石油钻机智能监控系统设计

石油钻机由于运行环境恶劣、设备极难管理维护,可靠的监控系统对钻机设备安全、高效的应用具有重要意义。针对石油钻机现场各种故障难以实时处理及追踪溯源的问题,提出一种基于LoRa射频的石油钻机智能监控系统设计方案,利用设备运行期间传感器实时采集数据进行表征分析,建立分析模型,同时将重点监测数据远程传输至Web端平台,整个监控系统通过无线LoRa技术传输钻机运行参数、监测设备状态,可以很大程度提高系统控制水平及工作效率,为石油钻机可靠运行提供保障。

基于广电5G+WiFi6+LoRa融合的企业移动物联专网方案研究

基于物联网的产业化应用和智慧化服务将成为下一代互联网的重要时代特征,作为全球战略性新兴产业和新型基础设施的重要组成部分,移动物联网已经受到国家、社会和企业的高度重视。通过对广电5G的技术特点及组网优势的分析,对比了广电5G与WiFi6的差异性及互补性,阐述了LoRa在低功耗广域网覆盖中的优势特点,并提出了基于广5G+WiFi6+LoRa的融合组网解决方案,能够保证企业多场景、多业务应用的需求,为广电行业及大中型企业在建设移动物联网时提供参考。

基于GPRS和LORA的大棚智能灌溉系统探索与设计

相比于传统的种植田地方式,大棚是个封闭的农业生产设施。自然降雨不能被直接利用,大棚内农作物需要的水分完全依靠人工灌溉措施来保证。而传统的灌溉方式效率低、人工成本高,亟需向自动化、智能化转变。随着科学技术的发展,尤其是物联网技术在农业生产中的逐步应用,智能灌溉已经成为大棚灌溉的发展趋向。本文主要探讨了基于GPRS和LORA的大棚智能灌溉系统的探索与设计。