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基于Semtech SX1276IMLTRT LoRa长距离水位监测方案

 2017-01-25

水除了供人饮用及清洁作用外,在许多的领域更是提供了需求及应用的需求如工业上的冷却及提供如提供锅炉动力来源来推动气旋机、河川水位的监控、以及大楼水塔的水位监控以控制抽水马达。上述应用如果不能确实监控轻则造成停止运转,重则造成锅炉爆炸,马达烧毁及河川因无法分流而造成洪泛。现阶段的侦测方式大都使用一侦测器如浮球、阻抗或是超音波来侦测水位的信号后送至云端或是监控系统供提供信息、警报或是启动实时反应动作如暂时停止机器动作。但是如何方便的建立长距离又省电的侦测回报网络是BT或Wifi等短距离无线传输所困难达到的,此处我们提出一个使用Semtech 长距离、高穿透性且又具有非常省电的LoRa技术来达成此一要求。

对于此种现象我们提出的方案是使用常用的HC-SR04 超音波传感器,其为一对超音波的发射及接收单元。当我们触发模块一个10 us Pulse后发射单元会发射8个40k Hz的声波出去,然后接收单元等待反射讯号是否回来。如果有收到反射回来的超音波讯号后取出来回的时间,再以MCU计算音速换算距离后的数值再经LoRa传递此距离数据至云端成为可供利用的信息。 

过去此类信息大都以有线方式连结传感器,然后将收集到的把数据或是警告以PSTN、Wifi或GSM等方式传送出去。现在现今物联网的兴起可以让我们开始把周遭的一些物品透过网络互相沟通,这个趋势可以让人们以更简单更可靠的方式来连接网络。但是对于如何延展搜集器到传感器的这一段路一直是困扰着IOT设计者。而Semtech LoRa长距离无线产品就是符合这一需求,Semtech长距离的无线传输技术的优点是在极低耗电下可以提供高达-148dB的灵敏度让应用可以使用在长距传输及高穿透性的传输。此点可以提供应用者可以简单并确实传输到数据收集器再经网络上传至云端如Exosite以供监控及应用。

【展示板照片】

展示板照片(正面) 展示板照片(反面)

【方案方块图】

方案方块图

【系统功能】

① 传感器端 : 以单芯片接收由HC-SR04 超音波传感器模块送来的触发信号后经处理后再由UART送至LoRa模块发送至空中。
② 数据接收端 : 由LoRa模块接收到数据后经UART把数据送至单芯片以判读到有效数值后以UART接口经ESP8266W Wifi 模块送至Internet。
③ 网络端 : 把由单芯片送来的API、Sensor ID、Device ID及 Co Data送至云端服务纪录数据。
④ 客户端 : 用户以计算机或是手机随时可以上网检查数据。

【方案特性】

① 超长距离,低成本 : 因其Sensitivity 可达-148dB, 此点可以让传感器部件的范围大幅增加。此点可减少repeater 用量节省成本。
② 延长使用时间 : 由于待机电流低至2.5uA, 此低耗电特性比起GPRS来可以大大的减少耗电。所以可减小电池体积而增加其传感器待机时间。

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