[发明专利]基于LoRa的高精度气体浓度以及颗粒物浓度自供电监测系统

摘要

基于LoRa的高精度气体浓度以及颗粒物浓度自供电监测系统，本发明克服了现有的气体浓度和颗粒物浓度监测系统的高功耗，且不能满足户外情况下的监测的精度，不能保证空气质量信息的时效性和有效性的缺陷，本发明能够最大限度的实现远通信距离。该系统功耗较低，安装有SO₂、NO₂、O₃、CO气体传感器、PM1、PM2.5、PM10颗粒传感器。此系统可以感应自然情况下户外空气中SO₂、NO₂、O₃、CO气体的浓度，PM1、PM2.5、PM10浓度。通过LoRa的无线技术将数据传给中央主机，电脑即可查看实时的气体数据。本发明区别于传统的气体浓度以及颗粒物浓度监测系统的基于WIFI、ZIGBEE、3G、2G等无线通信方式，本发明通过LoRa技术进行数据传输。

主权项

基于LoRa的高精度气体浓度以及颗粒物浓度自供电监测系统，其特征在于：该系统设备终端包括外壳体和系统电路板；系统电路板上设有电源开关、系统复位按键、UART接口、USB充电接口、聚合物锂电池、聚合物锂电池过充过放保护模块、太阳能电池板、LoRa模块、AD模块、SO₂气体传感器模块、NO₂气体传感器模块、O₃气体传感器模块、CO气体传感器模块、PM1颗粒物传感器模块、PM2.5颗粒物传感器模块、PM10颗粒物传感器模块；系统电路板固定在外壳体内，外壳体为一规则长方体；基于LoRa的高精度气体浓度以及颗粒物浓度自供电监测系统分为设备终端和用户数据显示界面；设备终端分为四大部分：电源供电部分、MCU系统控制部分、数据采集部分、数据传送部分，MCU系统控制部分分别与电源供电部分、数据采集部分、数据传送部分相连；电源管理部分由充放电管理电路、太阳能电池板和电池电压监测电路组成；MCU系统控制部分由MCU、电源开关、复位电路、JLINK调试接口、AD芯片组成；数据采集部分由SO₂、NO₂、O₃、CO气体传感器、PM1、PM2.5、PM10颗粒传感器、UART接口、AD接口组成；数据传送部分由LoRa模块组成；MCU系统控制部分为本系统设备终端的控制核心部分，太阳能电池板和聚合物锂电池组合为系统的电源存储和供给单元；太阳能电池板采集光能，经过光电转换，转换成电能存放在聚合物锂电池中；存储有电能的聚合物锂电池经过降压稳压电路通过USB接口和MCU连接，完成给MCU系统控制部分供电，通过电源开关控制开启MCU系统控制部分的供电功能和关闭MCU系统控制部分的供电功能；本系统设备终端将聚合物锂电池输出与电源管理部分相连，目的是同时对锂电池进行过充和过放保护，稳定输出3.3V电压同时监测剩余电量；保障聚合物锂电给MCU系统和所有传感器器模块以及其他各个电路部分的高品质供电，同时有效地保护聚合物锂电池寿命；在满足系统供电要求及MCU系统控制部分的调控下，使得SO₂、NO₂、O₃、CO传感器感应所在空间范围内的待测气体的浓度，并将浓度信息采集、读取、传输到MCU的AD接口；MCU控制AD模块完成模拟信号数据转换为数字信号数据，数据通过DMA存储到存储单元；PM1、PM2.5、PM10颗粒浓度采集模块感应所在空间范围内的待测气体中颗粒物的浓度通过UART的读写模式将数据传输给MCU；MCU将所有的气体浓度和颗粒物浓度数据写给LoRa模块，通过LoRa的通信形式将数据传送给其他设备。