基于低功耗技術的無線A/D數據采集系統設計

劉以行　許劍銳　謝振漢　薛國威

摘要：對當前物聯網技術及工業設備數據信息采集方式進行調查和分析。本系統采用濾波理論和算法，將所需采集的模擬信號轉換為數字信號。使用STM8L系列單片機結合LoRa無線技術，實現數據低功耗、遠距離的傳輸，同時在終端將數據實時存儲到SD卡中，實現數據遠程、連續、有序地采集。在數據傳輸方面設計了一套高效安全的數據傳輸協議，檢測數據傳輸中的錯誤，保證通信系統的安全性。該系統有效實現低功耗遠程A/D數據采集，通過高效安全的數據傳輸協議提高系統的可靠性.同時對采集數據進行實時存儲，全面提高系統的性能。

關鍵詞：LoRa；無線數據采集：控制系統

0引言

在工業領域中，往往需要對多個遠程設備進行數據采集，若仍采用有線連接方式，則會使得布線復雜、成本過高、以及設備移動不方便。隨著物聯網的快速發展，在對數據設計構建采集測試時，通過傳感器網絡和射頻識別RFID技術進行遠程數據采集，則使得設備有很好移動靈活性，而且數據采集的距離也可達到更遠，可對多個設備輕松有效提供數據采集。

目前國外有眾多與LoRa無線數據采集技術相關的項目，例如可實時顯示停車位分布狀況的停車場監控系統、實現無線土壤檢測的智能農業系統、防止盜獵的南非Kruger國家公園犀牛保護項目等。而就國內來看，可看到與LoRa無線數據采集技術相關的項目是國內AUGTEK公司在京杭大運河開展的LoRa網絡建設，據悉目前已經完成江蘇段的全線覆蓋。

遠程A/D數據采集系統，其中無線傳輸方案十分重要。而目前大多數無線采集系統主要使用WiFi、藍牙、Zigbee等無線技術。在這些無線技術中，遠距離和低功耗兩者之間常常只能偏重一方。而在工業領域中，往往需要對多個使用電池供電的遠程設備設計指定長時間的數據采集，以上幾種無線技術難以達到要求。那么如何在兼顧遠距離傳輸的過程中，還能實現低功耗的設計即已成為研究課題。同時，大多數無線采集系統都是只有通過上位機對檢測數據來調控引入綜合分析和歷史記錄，這樣在移動的場景下查詢和分析數據就會造成不便。

針對以上問題，本設計提出基于LoRa技術的無線A/D數據采集系統。該無線采集系統做到了低功耗與遠距離兼顧，最大程度地實現遠距離通信與低功耗的均衡并重，因而尤其適合于對使用電池供電的遠程設備來維系提供長時間的數據采集。不僅如此，該無線采集系統還能通過嵌入式設備對檢測數據來研究展開綜合分析和歷史記錄。為此，將給出論述如下。