文章详情

摘要

文章旨在设计一种基于LoRa无线电通信技术的水环境监测与控制系统，以实现水质及环境参数的实时监测和水处理工艺设备的远程控制。主板采用STM32微控制器芯片，利用LoRa无线通信技术低功耗、低成本、穿透能力强等特性，解决复杂环境下的数据通信，引入卡尔曼滤波稳定监测数据，最终通过NB-IoT（窄带物联网）网关将数据上云，实现多端监测与控制。实验结果表明，所提出的系统架构在流域水环境监测与设备控制方面具有广泛的应用潜力，点对点有效通信距离半径不低于1.2 km，系统设计方案切实可行，为LoRa技术在环境监测与控制领域的应用提供了有益的经验借鉴。

关键词

LoRa无线通信；STM32；NB-IoT网关；卡尔曼滤波；水环境监测与控制

参考文献

1. [1] 陆仲达，梁春旭，徐凤霞.基于远距离无线电和窄带物联网的杆塔姿态监测系统 [J].科学技术与工程，2023，23（12）：5118-5128.
2. [2] 王战备，冯金松，孙朝阳.基于物联网的汉江水环境参数监测系统设计 [J].科学技术与工程，2022，22（35）：15681-15687.
3. [3] 王明军，樊思雨.基于LoRa无线传输的水质监测系统 [J].计算机系统应用，2022，31（8）：80-87.
4. [4] 沈正，粱鉴如，杨明来.基于LoRa和STM32的电梯监测系统设计 [J].传感器与微系统，2022，41（5）：102-105.
5. [5] 王战备，冯金松，孙朝阳.基于物联网的汉江水环境参数监测系统设计 [J].科学技术与工程，2022，22（35）：15681-15687.
6. [6] 张琴，戴阳，杨胜龙，等.基于LoRa的低功耗水产养殖水质监测系统设计 [J].传感器与微系统，2019，38（11）：96-99.
7. [7] 付建文，蒋昱麒.基于LoRa技术的远程抄表系统设计 [J].电子设计工程，2019，27（15）：157-160+165.
8. [8] 李涛，杨春杰，田耕.一种基于窄带物联网的水上环境监控系统设计 [J].单片机与嵌入式系统应用，2019，19（8）：27-31.
9. [9] 阳辉，胡春杰，刘湘伟.NB-IoT宽窄物联网及应用分析 [J].物联网技术，2021，11（7）：72-73+78.
10. [10] 刘燕，汶德胜，易红伟，等.无迹卡尔曼滤波估计空间目标特征信息 [J].科学技术与工程，2024，24（21）：8837-8842.
11. [11] 徐厚宝，杨承莲，张永康.卡尔曼滤波优化的高斯过程回归模型 [J].北京理工大学学报，2024，44（5）：538-545.

作者简介

张群（1992.03—），男，汉族，河南郑州人，工程师，硕士，研究方向：水利水电及物联网；刘凡（1998.09—），男，汉族，陕西西安人，工程师，本科，研究方向：智慧水务及物联网；杨文栋（1995.10—），男，汉族，甘肃武威人，工程师，硕士，研究方向：智慧水务；郭园（1987.07—），男，汉族，陕西咸阳人，高级工程师，硕士，研究方向：智慧水务。