LoRaWAN在嵌入式网络通信中的应用：打造高效远程监控系统(附代码示例)

news2024/11/20 6:29:42

引言

随着物联网（IoT）技术的发展，远程监控系统在各个领域的应用越来越广泛。LoRaWAN（Long Range Wide Area Network）作为一种低功耗广域网通信协议，因其长距离传输、低功耗和高可靠性等特点，成为实现远程监控的理想选择。本文将详细介绍LoRaWAN的基本原理、应用场景，并通过一个具体的项目展示如何使用LoRaWAN实现远程监控系统。希望通过图文并茂的讲解，帮助读者深入理解和掌握LoRaWAN技术。

LoRaWAN简介

什么是LoRaWAN？

LoRaWAN是LoRa（Long Range）的网络层协议，专为低功耗设备设计，适用于长距离、低数据速率的通信场景。LoRaWAN网络由终端设备、网关和网络服务器组成。终端设备通过LoRa无线电波与网关通信，网关将数据转发至网络服务器，最终实现数据的远程传输和处理。

LoRaWAN的特点

  1. 长距离传输：LoRaWAN可以实现10公里以上的传输距离，适用于广域覆盖的应用场景。
  2. 低功耗：LoRaWAN设备通常采用电池供电，具有较长的续航时间，适用于需要长时间运行的应用。
  3. 高可靠性：LoRaWAN采用自适应数据速率（ADR）机制，根据信道条件动态调整传输速率，保证通信的可靠性。
  4. 灵活的网络架构：LoRaWAN支持星型网络架构，网关和终端设备之间的通信不依赖于固定的拓扑结构，具有较高的灵活性。

LoRaWAN的应用场景

LoRaWAN广泛应用于智能城市、智能农业、工业监控、环境监测等领域。例如：

  • 智能城市：智慧停车、智能路灯、垃圾监控等。
  • 智能农业：土壤湿度监测、温室环境控制等。
  • 工业监控：设备状态监测、远程控制等。
  • 环境监测：空气质量监测、水质监测等。

项目介绍：使用LoRaWAN实现远程监控系统

项目概述

本项目将使用LoRaWAN技术实现一个远程监控系统，监测环境中的温度和湿度数据，并将数据通过LoRaWAN网络传输到远程服务器进行处理和显示。项目主要包括以下几个部分：

  1. 硬件选择与连接：选择适合的LoRaWAN模块和传感器，并进行硬件连接。
  2. LoRaWAN网络配置：配置LoRaWAN网关和网络服务器，建立通信网络。
  3. 嵌入式开发：编写嵌入式代码，读取传感器数据并通过LoRaWAN进行传输。
  4. 数据处理与显示：在服务器端接收数据，并进行处理和可视化展示。

硬件选择与连接

硬件选择

  1. LoRaWAN模块：选择一款支持LoRaWAN协议的模块，如RAK811、SX1276等。
  2. 传感器：选择温湿度传感器，如DHT22、SHT30等。
  3. 开发板：选择一款适合的嵌入式开发板，如Arduino、ESP32等。
  4. 其他配件：面包板、连接线、电源等。

硬件连接

以下是硬件连接示意图：

LoRaWAN网络配置

配置LoRaWAN网关

  1. 选择网关：选择一款支持LoRaWAN协议的网关，如RAK7243、TTN Gateway等。
  2. 连接网关：将网关连接到互联网，并进行基本配置。
  3. 注册网关：在LoRaWAN网络服务器（如The Things Network, TTN）上注册网关，获取网关ID和密钥。

配置LoRaWAN网络服务器

  1. 创建应用：在TTN上创建一个新的应用，获取应用ID和密钥。
  2. 添加设备：在应用中添加终端设备，获取设备EUI和AppKey。
  3. 配置数据处理：在TTN上配置数据处理规则，将接收到的数据转发到指定的服务器或应用。

嵌入式开发

编写代码

使用Arduino IDE编写代码，读取温湿度传感器数据并通过LoRaWAN进行传输。以下是代码示例：

#include <Wire.h>
#include <DHT.h>
#include <LoRa.h>

// 定义传感器引脚和LoRaWAN参数
#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT22
#define LORA_FREQUENCY 915E6

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() {
  // 初始化串口
  Serial.begin(115200);
  // 初始化传感器
  dht.begin();
  // 初始化LoRaWAN模块
  if (!LoRa.begin(LORA_FREQUENCY)) {
    Serial.println("LoRa初始化失败！");
    while (1);
  }
}

void loop() {
  // 读取温湿度数据
  float temperature = dht.readTemperature();
  float humidity = dht.readHumidity();

  // 检查数据是否有效
  if (isnan(temperature) || isnan(humidity)) {
    Serial.println("读取传感器数据失败！");
    return;
  }

  // 打印数据到串口
  Serial.print("温度: ");
  Serial.print(temperature);
  Serial.print(" °C");
  Serial.print("\t湿度: ");
  Serial.print(humidity);
  Serial.println(" %");

  // 发送数据通过LoRaWAN
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print("T:");
  LoRa.print(temperature);
  LoRa.print(",H:");
  LoRa.print(humidity);
  LoRa.endPacket();

  // 延时10秒
  delay(10000);
}

代码解释

  1. 包含库文件：我们使用Wire.h库进行I2C通信，使用DHT.h库读取温湿度传感器数据，使用LoRa.h库进行LoRaWAN通信。
  2. 定义参数：定义传感器引脚和LoRaWAN参数。
  3. 初始化：在setup()函数中，初始化串口、传感器和LoRaWAN模块。
  4. 读取和发送数据：在loop()函数中，循环读取温湿度数据，并通过LoRaWAN发送数据。

数据处理与显示

服务器端接收数据

在服务器端编写代码，接收来自LoRaWAN网络的数据，并进行处理和存储。可以使用Node.js、Python等编程语言实现数据接收和处理。以下是使用Node.js的示例代码：

const express = require('express');
const bodyParser = require('body-parser');

const app = express();
app.use(bodyParser.json());

app.post('/data', (req, res) => {
  const { temperature, humidity } = req.body;
  console.log(`温度: ${temperature} °C, 湿度: ${humidity} %`);
  res.sendStatus(200);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('服务器运行在端口3000');
});

数据可视化

使用前端框架（如React、Vue.js）和数据可视化库（如Chart.js、D3.js）将接收到的数据进行可视化展示。以下是使用Chart.js的示例代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>温湿度监控</title>
  <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/chart.js"></script>
</head>
<body>
  <canvas id="myChart" width="400" height="200"></canvas>
  <script>
    const ctx = document.getElementById('myChart').getContext('2d');
    const myChart = new Chart(ctx, {
      type: 'line',
      data: {
        labels: [], // 时间标签
        datasets: [
          {
            label: '温度 (°C)',
            data: [],
            borderColor: 'rgba(255, 99, 132, 1)',
            borderWidth: 1,
            fill: false
          },
          {
            label: '湿度 (%)',
            data: [],
            borderColor: 'rgba(54, 162, 235, 1)',
            border
            borderWidth: 1,
            fill: false
          }
        ]
      },
      options: {
        scales: {
          x: {
            type: 'time',
            time: {
              unit: 'minute'
            }
          },
          y: {
            beginAtZero: true
          }
        }
      }
    });

    // 模拟接收数据并更新图表
    function updateChart(temperature, humidity) {
      const now = new Date();
      myChart.data.labels.push(now);
      myChart.data.datasets[0].data.push(temperature);
      myChart.data.datasets[1].data.push(humidity);
      myChart.update();
    }

    // 模拟数据接收
    setInterval(() => {
      const temperature = (Math.random() * 10 + 20).toFixed(2);
      const humidity = (Math.random() * 20 + 50).toFixed(2);
      updateChart(temperature, humidity);
    }, 10000);
  </script>
</body>
</html>

 

项目总结

通过本项目，我们详细介绍了如何使用LoRaWAN技术实现远程监控系统。从硬件选择与连接、LoRaWAN网络配置、嵌入式开发，到数据处理与可视化展示，整个过程涵盖了LoRaWAN技术的各个方面。希望通过本项目的讲解，读者能够掌握LoRaWAN的基本原理和实际应用方法，并能够在自己的项目中应用LoRaWAN技术。

参考资料

  1. LoRaWAN协议详解
  2. The Things Network文档
  3. Arduino LoRa库
  4. DHT传感器库
  5. Chart.js文档

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.coloradmin.cn/o/1855381.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系多彩编程网进行投诉反馈，一经查实，立即删除！

相关文章

qt开发-10_LineEdit

qt开发-10_LineEdit

QLineEdit 小部件是一个单行文本编辑器。行编辑允许用户使用一组有用的编辑函数输入和 编辑一行纯文本。包括撤消和重做、剪切和粘贴以及拖放。通过更改行编辑的 echoMode()&#xff0c;它 还可以用作“只写”字段&#xff0c;用于输入如密码等. 创建好项目后&#xff0c;进入 …
阅读更多...
407串口01发送

407串口01发送

实验一&#xff1a; 工程。 链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1g8DV4yZWOix0BbcZ08LYDQ?pwd2176 提取码&#xff1a;2176串口1的使用。发送功能。 单片机发送信息到电脑。 通过串口进行通信。 首先单片机这边。 单片机这边&#xff0c;需要对单片机的串口模块进行使…
阅读更多...
【面试干货】Java中的四种引用类型：强引用、软引用、弱引用和虚引用

【面试干货】Java中的四种引用类型：强引用、软引用、弱引用和虚引用

【面试干货】Java中的四种引用类型&#xff1a;强引用、软引用、弱引用和虚引用 1、强引用&#xff08;Strong Reference&#xff09;2、软引用&#xff08;Soft Reference&#xff09;3、弱引用&#xff08;Weak Reference&#xff09;4、虚引用&#xff08;Phantom Reference…
阅读更多...
爱心商城管理系统的设计

爱心商城管理系统的设计

管理员账户功能包括&#xff1a;系统首页&#xff0c;个人中心&#xff0c;管理员管理&#xff0c;企业管理&#xff0c;用户管理&#xff0c;论坛管理&#xff0c;商品管理&#xff0c;公告管理&#xff0c;用户捐赠 企业账户功能包括&#xff1a;系统首页&#xff0c;个人中…
阅读更多...
openEuler搭建hadoop Standalone 模式

openEuler搭建hadoop Standalone 模式

Standalone 升级软件安装常用软件关闭防火墙修改主机名和IP地址修改hosts配置文件下载jdk和hadoop并配置环境变量配置ssh免密钥登录修改配置文件初始化集群windows修改hosts文件测试 1、升级软件 yum -y update2、安装常用软件 yum -y install gcc gcc-c autoconf automake…
阅读更多...
【ISAC】通感一体化讲座（刘凡）

【ISAC】通感一体化讲座（刘凡）

高斯信道下通信感知一体化的性能极限（刘凡） 文章目录 背景背景 通信和感知在硬件结构上相似，高效地利用资源，实现相互的增益； 感知是基于不同的任务，比如目标检测（检测概率，虚警概率），估计任务（从收到的信号中去估计有用的参数，均方误差，CRB），识别（知道目标的…
阅读更多...
Open3D 裁剪固定区域点云

Open3D 裁剪固定区域点云

目录 一、概述 二、代码实现 2.1 裁剪实现步骤 2.2完整代码 三、实现效果 3.1原始点云 3.2裁剪后点云 一、概述 在 Open3D 中&#xff0c;可以使用 SelectionPolygonVolume 来裁剪点云。SelectionPolygonVolume 允许你定义一个多边形体积&#xff0c;用于选择点云中的部…
阅读更多...
服务治理入门

服务治理入门

服务治理的生命周期 在微服务架构中&#xff0c;服务治理是确保服务正常运行和高效协作的关键。服务治理的生命周期包括以下五个阶段&#xff1a;服务注册、服务发现、服务续约/心跳、服务被动剔除和服务主动剔除。 服务注册 服务提供者在启动时&#xff0c;需要将其服务信…
阅读更多...
读AI新生：破解人机共存密码笔记10人类角色

读AI新生：破解人机共存密码笔记10人类角色

1. 工作 1.1. 技术性失业问题 1.1.1. 约翰梅纳德凯恩斯&#xff08;John Maynard Keynes&#xff09;在其著名的文章《我们后代在经济上的可能前景》中提出了技术性失业问题 1.1.1.1. 他在1930年写了这篇文章&#xff0c;当时大萧条在英国造成了大规模失业 1.1.2. 那些反对…
阅读更多...
数据结构之二叉树的超详细讲解(3)--(二叉树的遍历和操作)

数据结构之二叉树的超详细讲解(3)--(二叉树的遍历和操作)

个人主页&#xff1a;C忠实粉丝 欢迎 点赞&#x1f44d; 收藏✨ 留言✉ 加关注&#x1f493;本文由 C忠实粉丝 原创 数据结构之二叉树的超详细讲解(3)--(二叉树的遍历和操作) 收录于专栏【数据结构初阶】 本专栏旨在分享学习数据结构学习的一点学习笔记&#xff0c;欢迎大家在评…
阅读更多...
论文阅读--Efficient Hybrid Zoom using Camera Fusion on Mobile Phones

论文阅读--Efficient Hybrid Zoom using Camera Fusion on Mobile Phones

这是谷歌影像团队 2023 年发表在 Siggraph Asia 上的一篇文章&#xff0c;主要介绍的是利用多摄融合的思路进行变焦。 单反相机因为卓越的硬件性能&#xff0c;可以非常方便的实现光学变焦。不过目前的智能手机&#xff0c;受制于物理空间的限制&#xff0c;还不能做到像单反一…
阅读更多...
《洛基第二季》：多元宇宙的奇幻之旅

《洛基第二季》：多元宇宙的奇幻之旅

在浩瀚无垠的影视宇宙中&#xff0c;有一部剧如璀璨星辰般耀眼&#xff0c;那就是备受期待的《洛基第二季》。该剧由贾斯汀本森和艾伦穆尔黑德执导&#xff0c;汤姆希德勒斯顿、索菲娅迪马蒂诺、欧文威尔逊等主演&#xff0c;于2023年10月上线。 这部剧延续了第一季的故事情节&…
阅读更多...
关于 pnpm monorepo 项目中 TS2742 Error 的 workaround

关于 pnpm monorepo 项目中 TS2742 Error 的 workaround

最近我在使用 pnpm 作为包管理器开发一个 monorepo 项目&#xff0c;从个人体验来说&#xff0c;在 monorepo 项目中&#xff0c;pnpm 确实要比 yarn classic 用得舒心&#xff0c;最让我欣喜的是 pnpm 对 workspace 协议的支持度很好&#xff1b;另外感受比较明显的一点就是&a…
阅读更多...
《Windows API每日一练》5.4 键盘消息和字符集

《Windows API每日一练》5.4 键盘消息和字符集

本节我们将通过实例来说明不同国家的语言、字符集和字体之间的差异&#xff0c;以及Windows系统是如何处理的。 本节必须掌握的知识点&#xff1a; 第31练&#xff1a;显示键盘消息 非英语键盘问题 字符集和字体 第32练&#xff1a;显示默认字体信息 第33练&#xff1a;创建逻…
阅读更多...
软考高级论文真题“论大数据lambda架构”

软考高级论文真题“论大数据lambda架构”

论文真题 大数据处理架构是专门用于处理和分析巨量复杂数据集的软件架构。它通常包括数据收集、存储、处理、分析和可视化等多个层面&#xff0c;旨在从海量、多样化的数据中提取有价值的信息。Lambda架构是大数据平台里最成熟、最稳定的架构&#xff0c;它是一种将批处理和流…
阅读更多...
静态文件及模板

静态文件及模板

自学python如何成为大佬(目录):https://blog.csdn.net/weixin_67859959/article/details/139049996?spm1001.2014.3001.5501 1 静态文件 动态Web应用也会需要静态文件&#xff0c;通常是CSS和JavaScript文件。Flask可以向已经配置好的Web服务器提供静态文件&#xff0c;只要…
阅读更多...
AI大模型企业应用实战(18)-“消灭”LLM幻觉的利器 - RAG介绍

AI大模型企业应用实战(18)-“消灭”LLM幻觉的利器 - RAG介绍

大模型在一定程度上去改变了我们生活生工作的思考的方式&#xff0c;然后也越来越多的个人还有企业在思考如何将大模型去应用到更加实际的呃生产生活中去&#xff0c;希望大语言模型能够呃有一些更多企业级别生产落地的实践&#xff0c;然后去帮助我们解决一些业务上的问题。目…
阅读更多...
大模型续写评测

大模型续写评测

环境准备 通过remote-ssh连接云AI服务器&#xff0c;配置文件如下&#xff0c;供参考 # Read more about SSH config files: https://linux.die.net/man/5/ssh_config Host deepseekv1HostName rootconnect.bjc1.seetacloud.comUser rootPort 52984Password xxx # 密码从申请…
阅读更多...
国产数据库 - 内核特性 - CloudberryDB中的Runtime Filter

国产数据库 - 内核特性 - CloudberryDB中的Runtime Filter

国产数据库 - 内核特性 - CloudberryDB中的Runtime Filter 今年5月份GreenPlum官方将GitHub仓库代码全部删除&#xff0c;各个分支的issues和bugs讨论等信息全部清除&#xff0c;仅将master分支代码进行归档。对于国内应用GPDB的用户来说&#xff0c;这是一个挑战性事件&#x…
阅读更多...
JWT介绍及其基本使用

JWT介绍及其基本使用

JWT介绍及其基本使用 官网&#xff1a;https://jwt.io/ 什么是JWT 全称&#xff1a;JSON Web Token&#xff08;JSON Web令牌&#xff09; 一个开放标准(RFC 7519) &#xff0c;它定义了一种紧凑和自包含的方式&#xff0c; 用于作为 JSON 对象在各方之间安全地传输信息。此信…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023