基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统设计

摘要

针对催化燃烧式甲烷传感器功耗较高及有线瓦斯浓度监测系统安装成本高、扩展性和灵活性差、维护工作量大等问题,设计了基于LoRa的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统,详细介绍了瓦斯浓度采集节点与LoRa智能网关的软硬件设计.瓦斯浓度采集节点采用STM32L151超低功耗系列处理器,通过电源管理模块将系统电源分为可控的3个部分,并通过功耗控制策略降低功耗:①单片机核心系统采用低功耗模式;②MJC4/2.8J甲烷检测用载体催化元件采用动态通电方式,以降低平均电流;③采集节点中除单片机核心系统外的其他模块按需供电.LoRa智能网关利用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ进行任务调度,使网关性能达到最优,提高CPU的利用率.测试结果表明,瓦斯浓度采集节点具有较好的数据传输性能,功耗控制策略可有效降低采集节点的平均电流,从而延长电池使用时间,降低系统维护工作量.