基于LORA和四旋翼的大气环境智能检测系统设计.doc

基于LORA和四旋翼的大气环境智能检测系统设计.doc基于LORA和四旋翼的大气环境智能检测系统设计摘要:为了实时掌握大气环境信息,提高工作效率,减少人工成本,设计一种基于LORA和四旋翼的智能测系统。系统以STM32微处理器为中央控制器,四旋翼飞行器为传感器搭载平台,采用LORA扩频技术将采集数据传送到监控终端节点,实现大气环境的实时显示。实验结果表明,该系统具有实时性好、检测范围广、整体功耗低等特点,具有广泛的应用前景。关键词:大气环境信息;LORA;四旋翼;STM32微处理器;智能检测系统;监控终端中图分类号:?34文献标识码:A文章编号:10047373X(2018)20?0074?04Abstract:AnintelligentdetectionsystembasedontheLORAandquadrotorisdesignedtograspatmosphericenvironmentinformationinrealtime,improveworkefficiency,andreducelaborcost・Inthesystem,withtheSTM32microprocessorasthecentralcontrollerandthequadrotoraircraftasthesensorplatform,theLORAspreadspectrumtechnologyisadoptedtotransmitthecollecteddatatothemonitoringterminalnode,soastorealizereal?timedisplayoftheatmosphericenvironment・Theexperimentedresultsshowthatthesystemhasthecharacteristicsofgoodreal?timeperformance,widedetectionrange,andlowoverallpowerconsumption,whichhasawideapplicationprospect・Keywords:atmosphericenvironmentinfomiation;LORA;quadrotor;STM32microprocessor;intelligentdetectionsystem;monitoringterminal随着工业化和城镇化进程的加快,有毒、有害等突发性大气污染和城镇雾霾频发,严重威胁了人类的生存和发展,已被评为地球上''最危险的环境致癌物质之一”[1?2]。因此,如何方便、及时地获取精准、可靠的大气环境基础数据资料,实现对大气环境的有效监控和保护成为亟待解决的问题。现有的大气环境检测方法主要分为两种:一是采用便携式空气监测仪人工采样、分析的方式;二是采用由远程监测中心和若干个监测子站组成的大气环境自动监测系统[3?4]o前者存在劳动强度大、时间周期长、针对性差、数据采集慢等问题,无法反映大气环境动态变化,且不易及早发现污染源并报警。后者虽能较好解决上述不足,但需要预先铺设电缆并建立多个监测子站,存在系统成本高、监测大气范围有限、易对监测区域造成破环等缺点。本文结合了LORA扩频技术[5?6]和四旋翼飞行器[7?8]的双重优势,设计一种大气环境智能测试系统。该系统针对目前影响空气质量指数的细颗粒物()、可吸入颗粒物(PM10)、二氧化硫(S02)、二氧化氮(N02)、臭氧(03)及一氧化碳(C0)六种主要大气污染物[8]进行了测试,有效地完成了大气环境智能监控。1系统总体设计大气环境智能检测系统主要由ARM微控制器STM32F103、四旋翼飞行器、数据采集电路、AS32?TTL?100无线串口模块和数据监控电路组成。系统总体框图如图1所示。四旋翼飞行器用于搭载大气环境检测系统,STM32F103处理器将采集数据通过AS32?TTL?100无线串口模块传递给监控终端,并在终端进行显示及处理。通过四旋翼的巡航飞行,提高系统工作效率和实时性,减小系统成本。2系统硬件电路设计大气环境智能检测系统主要包括四旋翼大气环境检测平台和数据监控终端平台。系统采用模块设计,便于调试和开发。。它采用Cortex??M3内核,工作频率72MHz,拥有DCode总线(D?bus)、系统总线(S?bus)、通用DMA1和通用DMA2四个驱动单元,USART,ADC,DAC,RTC,SDIO,I2C及SPI丰富的外设接口[9?10]。其三种低功耗模式:睡眠模式、停机模式和待机模式,可以确保系统的低功耗性。此外,其Thumb?2指令集使系统运行的实时性和工作效率大大提高。