无线扩频LORA小区燃气检测系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景： 随着我国经济社会的发展，天然气、液化气、煤气等清洁能源在小区居民用户中得到广泛的应用，但由于家用燃气本身是气态的，不易察觉，稍有不慎就会造成泄露，如果不能及早发现并报警控制，就会导致有害气体浓度增加，极容易发生燃气爆炸、生活火灾、中毒等严重后果。

所以燃气安全在日常生活和工业生产中都是非常重要的。

同时生活水平的提高，家庭厨房设计都较为精致，通常会将燃气瓶、管道隐藏起来设计装修，比如将管道、液化气瓶隐藏灶台柜里面，平时燃气安全，只能靠人工判断，很少能对整个小区每家住户全天候检测。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：1. 设计并实现stm32最小系统板，以stm32f103rct6为核心芯片，对下载电路，时钟电路，电源电路，复位电路等基本电路调试完成[6][7]。

2. 研究lora的通信原理，采用扩频lora技术方案，实现多节点短距离无线通信，对其硬件以及通信算法进行研究，实现功耗可调功能，降低各个节点的传输功耗，提高节点的使用周期[11]；3. 对燃气传感器进行模块化设计，可以准确的检测可燃气体浓度；4. 搭建模拟仿真系统，实现小区燃气安全检测功能。

应实现的功能：1. 设计完成燃气传感器，通过stm32对燃气浓度可以进行实时的检测[8]。

3. 研究的方法与步骤

研究方法本毕业设计基于stm32最小系统，进行燃气浓度检测，将采集到的数据通过lora短距离无线通信模块传输到主控芯片上，并对数据进行处理分析，进而进行声电报警。

图1 硬件结构框图如图1所示，这是本次设计的硬件结构图。

硬件电路包含有：电池供电电路、燃气检测电路、lcd显示电路，stm32f103rct6外围电路，无线通信电路以及控制接口电路、时钟电路、复位电路等功能模块。

4. 参考文献

[1] 刘琛,邵震,夏莹莹．低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J].电信技术,2016,1(5):43－46．[2] 赵太飞,陈伦斌,袁麓,等.基于LoRa的智能抄表系统设计与实现[J].计算机测量与控制. 2016,24(9):298－301.[3] 龚天平.LORA技术实现远距离、低功耗无线数据传输[J].电子世界,2016(10):115-118.[4] 周鑫,朱向东,于秀波.Z远程无线抄表系统的设计[J].自动化仪表,2013(3):31-33.[5] 王玖林,赵成萍,严华.基于LoRa的节水灌溉系统设计与研究[J].节水灌溉,2017(12):103- 107.[6] 王超,骆德汉,郑魏,姚长标,廖中原.基于STM32的嵌入式智能家居无线网关设计[J].计算机技术与发展,2013(3):242-244.[7] 季力.基于STM32芯片的电参数测量与数据传输[J]. 自动化与仪器仪表,2010(3):137-139. [8] 王东,莫先.基于STM32智能家居的燃气检测系统设计与实现[J].自然科学，2016(4):109- 115.[9] 周洪伟,罗建,王韫,等.外场环境信息无线监测系统设计[J].国外电子测量技术,2011, 30 (4):66-68．[10] 郑华开.LoRa技术给未来物联网产品带来新的起点[J].电子世界,2016(15):146.[11] 赵静.低速率物联网蜂窝通信技术现状及发展趋势[J].移动通信,2016,40(7):27-30.[12] 闵华松,程志强,黄磊,等.基于RF的无线抄表系统设计[J].计算机测量与控制,2014(2):639 -642.[13] 张玉茹,苏晓东.基于C8051F020远程数据采集系统的设计[J]．电测与仪表,2008(9).[14] 王杰,唐守锋.基于无线传感器网络温湿度采集监测系统[J].软件,2011(1):54-56.[15] 高京卫,李军,韩毅等.基于ADμC812单片机的可燃性气体监测报警仪的设计[J]．现代电子术,2008,31(2):189-191.[16] Chunhu Liu, Bin Fu, Han Zhang, Lian Lian, "Construction and basic performance tests of underwater monitoring network", J-AROB, Vol.16.No.1, PP.98-102 (2011).[17] Lin Tian-da, Zhang Quan-hong, Zeng Min. “Implementation of Communication Between STM32 and Touch-screen Based on Modbus Protocol”, Automation Instrumentation . vol.30 ,no.8 , pp.45-48, Aug. 2015.[18] Cui Jinwei , Zhang Zhan , Wei Lu. “The Smart Home System Based on ZigBee ”, Electronic Science and Technology , vol.28 , no.6 , pp. 99-107 , June 2015.[19] Xu Hongyu,Shen Huangfei. “ Design of multi-point temperature detection system based on STM32 ” ,Electronic Science and Technology,vol.29, no.5, pp.158-161, May 2016.[20] Augustin, A., et al. ”A Study of LoRa: Long Range Low Power Networks for the Internet of Things.” Sensors 16.9 (2016).

5. 计划与进度安排

1．2022-03-05~2022-03-15 查阅论文资料2．2022-03-16~2022-03-26 撰写开题报告3．2022-03-27~2022-04-03 方案设计与外文翻译4．2022-04-04~2022-04-29 硬件电路详细设计与软件功能设计5．2022-04-30~2022-05-27 实验调试与论文初稿撰写6．2022-05-28~2022-06-17 完成毕业论文全部资料并参加毕业论文答辩