[发明专利]一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统及其方法

权利要求书

1.一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，包括猪舍群总服务器、汇聚节点和LoRa终端节点，所述猪舍群总服务器用于数据显示、预测预警分析、数据处理、数据存储、智能控制；所述LoRa终端节点用于环境采集和控制设备启停；

所述LoRa终端包括数据采集模块、电源模块、控制器模块、执行设备、摄像头模块；所述汇聚节点包括LoRa模块和GPRS模块；所述猪舍群总服务器包括现场监控计算机、数据库模块、功能模块；所述数据采集模块、电源模块、执行设备均和控制器模块相连，控制器模块通过无线网络和LoRa模块相连，GPRS模块通过以太网和远程总服务器相连；

所述数据采集模块包括传感器组、调理电路、A/D转换器；所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器、氨气传感器；所述传感器组连接调理电路将传感器信号转化为电压信号通过A/D转换器转换为数字信号传输至控制器；所述电源模块包括蓄电池供电和市电供电，执行设备用市电供电方式；所述摄像头模块自带电动云台，可带动摄像头转动；所述控制器模块包括微处理器和通信芯片；所述LoRa模块和GPRS模块将终端数据进行有效值提取、协议格式转换、上传至总服务器；所述数据库模块包括数据引擎实现数据存储、用户信息管理；所述功能模块包括设备控制管理和数据统计分析，所述设备控制管理包括设备状态、预测预警和阀门调节操作，所述数据统计分析包括数据实时显示、统计变化曲线、视频压缩管理。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，LoRa模块和GPRS模块通信接口皆为RS232。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，所述执行设备包括排污机、散热器、湿帘和负压风机。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，所述处理器采用STM32F103微处理器；所述通信模块为低功耗半双工远距离收发器SX1278芯片；所述处理器利用SPI口实现与SX1278的数据传输并对其寄存器进行配置。

5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，所述GPRS模块为WG-8010通信模块；所述摄像头模块采用好嘉义B系列无线版IP摄像头。

6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控系统，其特征在于，所述猪舍群总服务器基于.net平台MVC框架设计WEB服务器；所述数据引擎采用SQLServer数据引擎。

7.一种基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将环境采集传感器在猪舍中合适位置布置好，搭建分布式LoRa采集终端模块，安装现场执行设备，设计电源模块并完成线路连接，传感器模块连接调理电路将传感器信号转化为电压信号通过A/D转换器转换为数字信号传输至控制器；

步骤2，LoRa模块由SX1278芯片及外围电路组成，设计星状网络，由多个测量点加一个汇聚节点组成，汇聚节点包括一个LoRa模块加一个GPRS模块；

步骤3，打开汇聚节点和采集节点电源开关，进入等待休眠状态，等待服务器指令进行数据采集，多个节点数据经汇聚有效值提取并打包后通过GPRS模块连接INTERNET上传至服务器；

步骤4，稻草人域名解析服务器的域名，获取服务器IP，运行服务器打开SOCKET控件与客户端建立TCP/IP连接；

步骤5，发送指令接收数据，在监控界面实时显示环境参数值和远程控制现场设备；

步骤6，登录网站，输入用户名和密码，WEB服务器访问远程摄像头固定IP，获取数据流，网页显示猪舍现场情况，每个监控点对应显示此处环境参数值；

步骤7，将接收到的数据存储于SQLServer数据库中，以时间单位生成动态曲线图以便对环境参数进行阈值分析，从而对执行设备做出相应控制决策。

8.根究权利要求7所述的基于LoRa的远距离猪舍环境多参数测控方法，其特征在于，所述步骤3具体等待执行以下步骤：

步骤1，设备上电硬件初始化，向服务器发送设备识别消息，得到应答后设置定时中断，进入休眠模式；

步骤2，定时唤醒关闭中断。通过AT指令查询GPRS是否收到服务器的数据；

步骤3，若接收到服务器数据，进入消息处理循环。首先解析服务器数据，是否向终端发送采集指令，若是，则向LoRa终端发送采集消息，等待并接受终端的反馈消息，将接收到的消息进行数据格式转换，通过GPRS上传至服务器；相反，则是服务器对终端执行设备的控制指令，根据要求对设备做相应的操作；

步骤4，若没有接收到消息，则返回重新进入中断状态，等待被定时器唤醒。