基于低功耗技术的无线A/D数据采集系统设计

刘以行　许剑锐　谢振汉　薛国威

摘要：对当前物联网技术及工业设备数据信息采集方式进行调查和分析。本系统采用滤波理论和算法，将所需采集的模拟信号转换为数字信号。使用STM8L系列单片机结合LoRa无线技术，实现数据低功耗、远距离的传输，同时在终端将数据实时存储到SD卡中，实现数据远程、连续、有序地采集。在数据传输方面设计了一套高效安全的数据传输协议，检测数据传输中的错误，保证通信系统的安全性。該系统有效实现低功耗远程A/D数据采集，通过高效安全的数据传输协议提高系统的可靠性.同时对采集数据进行实时存储，全面提高系统的性能。

关键词：LoRa；无线数据采集：控制系统

0引言

在工业领域中，往往需要对多个远程设备进行数据采集，若仍采用有线连接方式，则会使得布线复杂、成本过高、以及设备移动不方便。随着物联网的快速发展，在对数据设计构建采集测试时，通过传感器网络和射频识别RFID技术进行远程数据采集，则使得设备有很好移动灵活性，而且数据采集的距离也可达到更远，可对多个设备轻松有效提供数据采集。

目前国外有众多与LoRa无线数据采集技术相关的项目，例如可实时显示停车位分布状况的停车场监控系统、实现无线土壤检测的智能农业系统、防止盗猎的南非Kruger国家公园犀牛保护项目等。而就国内来看，可看到与LoRa无线数据采集技术相关的项目是国内AUGTEK公司在京杭大运河开展的LoRa网络建设，据悉目前已经完成江苏段的全线覆盖。

远程A/D数据采集系统，其中无线传输方案十分重要。而目前大多数无线采集系统主要使用WiFi、蓝牙、Zigbee等无线技术。在这些无线技术中，远距离和低功耗两者之间常常只能偏重一方。而在工业领域中，往往需要对多个使用电池供电的远程设备设计指定长时间的数据采集，以上几种无线技术难以达到要求。那么如何在兼顾远距离传输的过程中，还能实现低功耗的设计即已成为研究课题。同时，大多数无线采集系统都是只有通过上位机对检测数据来调控引入综合分析和历史记录，这样在移动的场景下查询和分析数据就会造成不便。

针对以上问题，本设计提出基于LoRa技术的无线A/D数据采集系统。该无线采集系统做到了低功耗与远距离兼顾，最大程度地实现远距离通信与低功耗的均衡并重，因而尤其适合于对使用电池供电的远程设备来维系提供长时间的数据采集。不仅如此，该无线采集系统还能通过嵌入式设备对检测数据来研究展开综合分析和历史记录。为此，将给出论述如下。