基于LoRa的小区安防监测系统设计

摘要

近些年来，随着社会经济发展和人们生活水平的不断提高，人们对小区安防提出了更高的要求。另外，物联网、嵌入式等技术的发展为小区安防监测系统的实现提供了技术支撑。针对现有小区安防监测系统的功能和低速数据传输方式的不足，如未监测室内信息、布线或组网复杂、维护困难、成本高等缺点，本文给出了一种基于LoRa的小区安防监测系统。
　　本文首先介绍和分析了国内外研究现状、通信与网络技术及系统要求，根据分析给出了基于LoRa的小区安防监测系统的设计思想和总体方案。该系统由监测节点、手持设置器、中继器、集中器和小区监控中心的上位机组成，监测节点、中继器和集中器之间通过LoRa网络进行长距离通信，集中器和住户端之间通过GPRS网络进行远程通信，集中器和上位机之间通过RS-232总线进行本地通信，手持设置器与监测节点、中继器之间通过UART接口进行通信。其次本文对系统的通信协议和系统设备的软硬件进行了设计。监测节点、手持设置器、中继器的主控芯片选用MSP430F169单片机，集中器的主控芯片选用STM32F103ZET6单片机，无线通信芯片选用SX1278芯片，系统各设备的软件使用C语言进行模块化设计，程序开发选择IAR集成开发环境。然后本文对小区监控中心的上位机软件进行了设计，上位机软件的开发使用Visual Studio2012作为开发工具，使用C＃语言进行程序设计，使用ADO.NET技术和结构化查询语言完成对Access数据库的查询、修改、更新和删除。
　　最后对系统进行测试，实验结果表明，本文所设计的基于LoRa的小区安防监测系统的性能满足设计要求，可以实现对意外事故和突发情况进行报警的功能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 通信与网络技术

1．4 研究工作及论文组织结构

2 小区安防监测系统总体设计

2．1 系统设计要求

2．2 系统总体方案

2．3 系统工作过程

2．4 本章小节

3 小区安防监测系统硬件设计

3．1 监测节点硬件设计

3．1．1 监测节点硬件总体结构图

3．1．2 MSP430F169单片机简述

3．1．3 监测节点主控电路

3．1．4 LoRa模块介绍

3．1．5 传感器电路

3．1．6 报警器电路

3．1．7 监测节点电源电路

3．1．8 监测节点JTAG接口电路

3．2 手持设置器硬件设计

3．3 中继器硬件设计

3．4 集中器硬件设计

3．4．1 集中器硬件总体结构图

3．4．2 STM32F103ZET6简述

3．4．3 集中器主控电路

3．4．4 RS-232电路

3．4．5 GPRS模块介绍

3．4．6 集中器JTAG接口电路

3．4．7 集中器电源电路

3．5 本章小节

4 小区安防监测系统软件设计

4．1 通信协议

4．1．I IIC通信协议

4．1．2 LoRa模块通信协议

4．1．3 GPRS模块通信协议

4．1．4 参数设置通信协议

4．1．5 LoRa网络通信协议

4．1．6 本地通信协议

4．2 监测节点软件设计

4．2．1 监测节点主程序

4．2．2 Flash操作程序

4．2．3 定时器中断服务程序

4．2．4 报警信息发送程序

4．2．5 主动上行通信程序

4．2．6 被动上行通信程序

4．2．7 监测节点参数设置程序

4．3 手持设置器软件设计

4．3．1 手持设置器主程序

4．3．2 键盘驱动程序

4．3．3 OLED驱动程序

4．3．4 手持设置器参数设置程序

4．4 中继器软件设计

4．4．1 中继器主程序

4．4．2 通信程序

4．5 集中器软件设计

4．5．1 集中器主程序

4．5．2 信息发送程序

4．5．3 定时器中断服务程序

4．5．4 上位机主动通信程序

4．5．5 LoRa网络主动通信程序

4．6 本章小节

5 小区监控中心上位机软件设计

5．1 开发环境

5．2 软件功能结构

5．3 数据库设计

5．4 软件设计

5．4．1 数据库连接及程序入口定义

5．4．2 登录界面

5．4．3 主界面

5．4．4 人员管理功能

5．4．5 历史记录界面

5．4．6 通信路径界面

5．4．7 安装和部署

5．5 本章小节

6 小区安防监测系统测试

6．1 系统测试

6．1．1 通信路径建立

6．1．2 监测节点报警

6．1．3 在线状态检测

6．1．4 历史记录查询

6．1．5 丢包率

6．2 本章小节

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果