基于lora无线通信技术的颗粒物浓度监测系统

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1、中文图书分类号：TN409密级：公开UDC：621.38学校代码：10005硕士专业学位论文PROFESSIONALMASTERDISSERTATION论文题目：基于LoRa无线通信技术的颗粒物浓度监测系统论文作者：夏褚宇学科：集成电路工程指导教师：刘素娟副教授论文提交日期：2017年5月UDC：621.38学校代码：10005中文图书分类号：TN409学号：S201402210密级：公开北京工业大学硕士专业学位论文（全日制）题目：基于LoRa无线通信技术的颗粒物浓度监测系统英文题目：ParticalConcentraMoni

2、toringSystemBasedOnLoRa论文作者：夏褚宇学科专业：集成电路工程研究方向：嵌入式系统设计申请学位：工程硕士专业学位指导教师：刘素娟副教授所在单位：信息学部微电子学院答辩日期：2017年5月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了

3、明确的说明并表示了谢意。签名：夏褚宇日期：2017年5月26日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：夏褚宇日期：2017年5月26日导师签名：刘素娟日期：2017年5月26日摘要摘要中国的经济不断发展，现代化建设越来越迅速。伴随而来的还包括环境污染问题。大多数空气质量监测站还采用样本分析方法来监测浓度。这些方法虽然可靠，

4、但是效率极其低下并且成本非常昂贵同时不能得到气体和颗粒物的实时浓度。近几年已经开始有使用智能传感器和标准的空气质量监测的趋势。本论文提出了基于LoRa通信技术的颗粒物浓度监测系统。系统包括传感终端、手机应用、PC端。LoRa作为物联网通信技术的一种可以很大程度的提高系统的传输距离，降低系统功耗。该系统集成了单片机，颗粒物浓度传感器（PM1.0、PM2.5、PM10）、LoRa模块，太阳能光伏电池和用户终端。LoRa作为通信模块将数据发送到中央监控单元，然后数据被保存。数据表明，本系统LoRa能够达到约3km范围，TX功率仅为1

5、20mA，与其他无线技术的相比较功耗较低。此外，在系统中还设计了一个易于使用的图形用户界面和App应用。首先，本论文完成了集成了传感终端的监测系统的硬件实现。采用意法半导体公司的STM32f103VET6作为传感终端的微控制器控制传感器模块进行有规律的数据采集，将数据存储并通过LoRa传输给数据中心。同时可以通过Wi-Fi将颗粒物浓度数据传递给附近的用户。传感终端的供电系统是太阳能供电模块和锂电池。最终实现了PCB板布局布线并完成了颗粒物浓度监测系统的实体硬件设计。其次，为了收取传感终端的颗粒物浓度数据本文设计了基于Andro

6、id系统的手机应用。通过eclipse的软件编写和编译平台实现Android应用。通过Java语言实现了手机应用和传感终端的数据交换、手机端的界面的数据展示等功能。本论文还通过G语言和LabVIEW平台完成了PC端界面的研发。在数据中心PC端收取所有传感终端传输过来的数据，并且显示。所设计的图形交互界面，可以帮助使用者完成保存、查看历史记录等操作。最后，对本文提出的基于LoRa技术的颗粒物浓度监测系统进行实际应用测量，采集2017年3月31日到4月5日的空气质量数据，并将数据进行分析对比。系统具有操作简单、成本低、距离长、覆盖

7、范围高、供电效率高、设备寿命长、容量大、响应时间快等特点，具有科学可接受的精度。同时该系统还可覆盖手机端和电脑端。关键词：LoRa、颗粒物浓度监测、STM32、物联网、Android应用、LabVEIWIAbstractAbstractChina'seconomyandmodernizationisbecomingmoreandmorerapidly.Thereisalsocomingwithenvironmentalpollutionproblem.Mostoftheairqualitymonitoringstationsi

8、sstilluseprimitivemethodstomonitortheairquality.Thesemethodsarereliablebutinefficientandexpensiveatthesametime，wecannotgetthereal-timeconc