基于LoRa的北京某养殖场环境监控系统

1. 系统概述

本系统采用基于LoRaWAN无线通信技术的构建高智能、高可靠性的养殖场环境监控系统。其中LoRa无线网络是一种基于扩频技术的远距离、低带宽、低成本的广域无线网络传输技术。该网络主要应用于智慧农业,无线抄表,智能停车场,智慧城市等一些物联网应用领域。

图1 系统构成示意图

在养殖场现场安装无线环境采集器,实时收集温湿度参数。还需将LoRa基站设备安装在养殖场的管理室内,并接入以太网,同时将基站天线伸出窗外。环境采集器采集到现场温湿度之后,通过无线信号将数据发送给LoRa基站,并转发到LoRa云端。

LoRa云端对原始温湿度数据处理之后,发送给操控中心。操控中心将为养殖场主提供每个监控点的实时数据,位置坐标,历史数据等功能。同时,养殖场主将根据需求设置报警阈值,当某个监控点超过报警阈值时,操控中心将产生警告。操控中心软件界面如图2所示。

图2 操控中心界面图

2. 业务挑战

1、每个监控设备通过电池供电,需要可靠工作两年以上;

2、每个监控设备无线上报监控数据,无需额外布线成本;

3、单个网关视距覆盖范围在2公里以上,且拥有大批量设备管理能力;

4、监控传感器精度高;

5、设备系统要求具有较高可靠性;

6、系统必须具有较高安全性。

3. 产品特点

本系统特点如下:

1、超低功耗,以一天为频率上报数据无线设备工作平均电流小于0.16mA,若采用2000mAh以上容量电池,完全可以满足使用年限2年要求;

2、定期数据自动上报,上报周期为1小时;

3、安装方便,环境监控设备采用无线传输,且满足三防要求,可以适应不同的安装环境。同时,由于单个基站可覆盖视距2~6公里范围,且单个基站可管理一千个左右无线设备,所以系统对基站设备需求低,大大降低了拉线成本;

4、扩展性强,快速添加设备,只需上电操作;

5、安全性强,1)该无线网络属于私有网络,与Wi-Fi和运营商网络不兼容。2)数据传输过程采用AES加密技术,无法空中劫取数据。3)所有执行设备加入网络都必须通过控制中心审核,防止伪设备存在;

6、灵活性强,通过云端统一管理所有无线环境监控系统。