基于LoRa的低功耗瓦斯浓度监测系统设计：功耗优化与智能网关实现

本篇论文主要探讨的是基于LoRa技术的低功耗瓦斯浓度分布式监测系统的创新设计。该系统旨在解决催化燃烧式甲烷传感器的功耗问题以及传统有线瓦斯浓度监测系统的局限性，如高昂的安装成本、较差的扩展性和灵活性，以及较高的维护工作量。 核心部分，作者采用了STM32L151系列超低功耗处理器作为瓦斯浓度采集节点的硬件基础，通过精细的电源管理模块将系统电源划分为可控的三个部分。首先，单片机核心系统在不工作的状态下切换到低功耗模式，显著降低了能耗。其次，MJC4/2.8J甲烷检测用的载体催化元件采用动态通电方式，只在检测瓦斯时才激活，进一步减少平均电流。除了核心系统，其他模块则根据实际需求进行供电，进一步节省能源。 LoRa智能网关的设计也至关重要，它采用了嵌入式实时操作系统μC/OS-II进行任务调度，优化了网关的性能，提高了CPU的利用率，确保了数据通信的高效和稳定。通过LoRa无线通信技术，该系统实现了长距离、低功耗的数据传输，减少了电缆的部署和维护需求。 实验结果显示，该系统具有出色的瓦斯浓度数据采集能力，且通过有效的功耗控制策略，成功降低了采集节点的平均电流，从而显著延长了电池寿命，降低了系统的维护成本。整体而言，这项设计提供了一种经济、灵活且易于维护的瓦斯浓度监测解决方案，对于工业环境中的气体安全监控具有重要意义。