一、引言

随着物联网技术的快速发展，无线通信网络在各类应用中扮演着重要的角色。尤其在温湿度监控领域，人们对无线组网的需求日益增长。由于温湿度监控在环境调控、工业生产、农业生产等方面都具有重要的应用，因此，研究并实现一种基于LoRa无线组网的温湿度监控系统，对于提高生产生活品质具有重大意义。

二、系统架构与技术实现

系统架构组成：

我们的温湿度监控系统主要包括三个部分：温湿度传感器、LoRa无线网关和中央监控平台。

（1）温湿度传感器：这部分主要为LoRa无线温湿度传感器。用于检测环境温度和湿度，选用精度高、稳定性好的传感器。

以祥为LoRa系列产品，XW-TH202L LoRa温湿度传感器+XW-GW501L无线网关组网为例说明。

无线温湿度监控系统拓扑图

XW-TH202L LoRa温湿度传感器

XW-TH202L LoRa温湿度传感器

技术参数：

1.传感性能

采集范围

温度：-40~85℃

湿度：0~100%RH

采集误差

温度：±0.3℃（10℃~60℃）

湿度：±3%RH（20%RH~80%RH）

显示精度

温度：0.1℃

湿度：0.1%RH

2.LoRa特性

工作模式

半双工

工作频段

410.125MHz~493.125MHz

通讯速率

292bps~5.4kbps

最大发射功率

22dbm

传输距离

5000m（空旷无遮挡）

3.探头

无线通讯发射功率

≤30mW

4.环境额定值

工作温度

-20℃~70℃

工作湿度

0~95%RH（无冷凝）

5.电源要求

供电方式

3.6V锂亚电池

电池容量

8500mAh

发射电流

130mA

休眠电流

10~20uA

6.EMC防护等级

静电

接触放电±8KV，空气放电±15KV

（2）LoRa无线网关：利用LoRa模块的远距离、低功耗特性，建立无线网络，实现传感器与中央监控平台的数据传输。

XW-GW501L无线网关

XW-GW501L无线网关

技术参数

1. LoRa特性

工作模式

全双工

工作频段

410.125MHz～493.125MHz 通讯速率

292bps～5.4kbps 空中速率

2.4kbps

最大发射功率

22dBm

传输距离

5000m（空旷）

终端连接设备

最大64台

2.RS485通讯

通讯方式

RS485

通讯协议

MODBUS-RTU

波特率

默认9600，可选1200～115200bit/s

数据格式

N-无校验，8-数据位，1-停止位

地址设置

默认地址01，可设置

3.WIFI特性

工作模式

WIFI4

工作频段

2412~2484MHz

通讯速率

2.4GHz

通讯协议

802.11a/b/g/n

发射频率

802.11g: 14±2 dBm (@54Mbps) ；

802.11n: 13±2 dBm (@MCS7) ；

802.11b: 17±2 dBm (@11Mbps)；

4.4G特性

工作模式

4G全网通

工作频段

900/1800MHz

上行/下行速率

最大85.6Kbps

5.以太网

通信速率

10/100Mbps自适应

通讯标准

MODBUS-TCP

环境额定值

工作温度 -40℃~80℃

工作湿度 0%~95%RH（无冷凝）

6.电源要求

供电电压

DC 9~30V宽电压供电

功耗

＜5W

7.EMC防护等级

静电

接触放电±6KV，空气放电±8KV

浪涌

±4KV

EFT

±4KV

（3）中央监控平台：中央监控平台通过接收并处理传感器发送的数据，实现对环境温湿度的实时监控。

中央监控平台图源百度

（4）另外考虑到无线布局，则温湿度传感器需内置大功率电池，电池使用寿命要长达2年起，并具有LCD屏显示功能，实时显示监测区域的温湿度数值，方便现场查看相应数据。

  技术实现：

系统的技术实现主要包括以下几个步骤：

（1）无线LoRa温湿度传感器的部署：

根据实际需求，将温湿度传感器部署在各个需要监控的环境中。需要注意的是，每个节点的部署位置应能够保证传感器能够采集到准确的环境数据。

（2）无线LoRa网关：

通过LoRa网关的无线网络功能，将温湿度传感器与中央监控平台连接起来，形成完整的监控网络。

（3）中央监控平台的软件开发：

开发一款能够接收并处理LoRa模块发送的数据，实时显示环境温湿度，并提供历史数据的存储和查询功能的软件。

  三、系统优势与应用场景

  系统优势：

（1）远距离传输：LoRa技术具有远距离传输的特点，适应于广域网的需求。

（2）低功耗设计：系统采用低功耗设计，适应于长时间运行的需求。

（3）实时监控：系统能够实时对环境温湿度进行监控，提供准确的环境状态信息。

  应用场景：

该系统可广泛应用于以下场景：

（1）农业生产：农业种植和养殖都需要精确控制环境湿度，该系统可以帮助农民实时监控和调节环境湿度，提高生产效率。

（2）仓库管理：对于需要保持干燥环境的重要物品存储，如食品、药品等，该系统可以实时监控仓库内的湿度，防止潮湿或干燥导致的物品损坏。

（3）建筑环境检测：对于需要监控环境湿度的实验室、数据中心等场所，该系统可以提供精确的环境状态信息，有助于进行环境调控。

（4）医药药物：医药行业里，需在特定的温度下存储药剂，血液袋，疫苗等，对医院为患者提供高质量手术以及护理人员对患者护理的质量起到很重要的作用。 该系统可通过监测当前的温湿度和历史的温度的完全可见性为医护工作者提供更精准的数据分析。

（5）更多行业，如电力、博物馆等等···

  深圳祥为测控：本次介绍了一款基于LoRa无线组网的温湿度监控系统，该系统具有远距离传输、低功耗和实时监控等优势，可广泛应用于各种需要精确监控环境湿度的场景。随着物联网技术的不断发展，我们期待在更多的领域和应用场景中看到LoRa无线组网技术的身影，为人们的生活和工作提供更多的便捷和效率。同时，我们也期待在未来的研究中，能够进一步优化该系统的性能，使其在更多场景中发挥更大的作用。

原文转自于：深圳市祥为测控技术有限公司

原文标题《LoRa无线组网的温湿度监控系统》