基于LoRa 技術的村鎮天然氣泄漏檢測系統

陳易然，楊大志（通信作者），楊宗澤，劉軻

（四川輕化工大學 機械工程學院，四川宜賓，644000）

0 引言

2017 年國家發改委、國家能源局等十部委聯合印發《北方地區冬季清潔取暖規化（2017-2022 年）》（后文統稱《規化》），在華北及周邊的“2+26”個城市的農村地區推動“煤改氣”[1]。但是關于農村天熱氣使用安全卻仍然存在很多問題[2]。隨著物聯網的LoRa 技術在無線傳感領域的發展和普及，遠距離、低功耗且穩定性強的無線網絡需求得到滿足,針對村鎮居住分散，網絡覆蓋率低及天然氣安全管理系統不完善的特點，設計一套適用于村鎮的燃氣泄漏報警通訊機制。該系統克服了WiFi 在村鎮數據通訊差和傳統報警器警報范圍受限的缺陷，大大提高燃氣安全報警功效，使村鎮燃氣事故預防工作網絡化、智能化，具有廣闊的現實意義及商業價值。

1 系統的總體設計方案

天然氣泄漏檢測及火災報警系統的系統結構如圖1 所示，系統由終端節點、集中器以及監控端組成。系統首先由多個終端節點通過LoRa 無線傳感器組成具有多跳臨時自治能力的自組mesh 網絡[3]。在自組網中，系統以LoRa 無線傳感網為媒介，經過多跳或單跳，將終端節點采集的信息發送到集中器（sink）。然后集中器通過萬維網及移動通信技術，把匯總的信息提交到監控端以及個人移動端。監控端會對收到的數據進行處理，并儲存在數據庫以便查詢。

圖1 系統總體結構

終端節點：該系統設計的終端節點以STM32F103c8t6芯片為控制核心，結合了多種傳感器及電磁閥等外部執行元件。……