[发明专利]基于RFID与LoRa技术的火力发电厂环境监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及物联网技术、传感器技术、无线通信技术和环境监测领域，具体是一种基于RFID与LoRa技术的火力发电厂环境监测系统。

背景技术

目前，在中国经济的高速发展过程中伴随着环境状况的不断恶化，环境友好型的可持续发展是目前大力倡导的经济发展模式，火力发电厂作为经济发展过程中的主要污染源，对火力发电厂的环境进行在线监控具有重要的现实意义。目前国内还没有专门针对火力发电厂的环境进行在线监测的系统，申请号为201620686708.1，公告号为205899784U《火力发电厂无线监测系统》采用Zigbee数传模块和传感器检测终端对发电厂的监测区域内的状态进行监测，但是其结构较为复杂，而且不具有定位识别功能，并且其Zigbee数传模块传输距离有限，如果较远距离传输需要布置大量的Zigbee节点，不仅增加了结构复杂度和成本还会造成信息阻塞和时延。申请号为201620596638.0，公告号为205785324UJ《火力发电厂监测系统》监测系统结构较为复杂，而且并没有具体说明通信方式。申请号为201220135764.8，公告号为202512124U《基于RFID和无线传感网络的水质监测预警系统》在各个监测节点与汇聚节点之间采用Zigbee组网互联，不适合较远距离的无线通信。

发明内容

本发明所要解决的问题是，克服上述背景技术的不足，提出一种成本低，功耗低，传输距离远，结构简单的基于RFID与LoRa技术的火力发电厂环境监测系统。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

基于RFID与LoRa技术的火力发电厂环境监测系统，包括四层结构，即感知层、RFID阅读器通信层、LoRa无线通信层和后台计算机监测中心层；感知层与RFID阅读器通信层双向连接，RFID阅读器通信层与LoRa无线通信层双向连接，LoRa无线通信层与后台计算机监测中心层双向连接；

所述感知层为布置在火力发电厂整个环境监测区域的RFID传感标签；所述RFID阅读器通信层包括RFID标签天线和RFID阅读器模块，RFID标签天线和RFID阅读器模块双向连接；所述LoRa无线通信层包括LoRa收发模块和LoRa网关，LoRa收发模块和LoRa网关双向连接；所述后台计算机监测中心层包括监测计算机、数据中心库以及监测人员，数据中心库设于监测计算机内；

所述RFID传感标签对所布置区域内的环境状态进行实时的监测，获取的环境状态监测数据通过预处理并按照RFID通信协议将监测数据打包成数据包，打包后的数据包通过RFID标签天线发送；

从RFID传感标签经RFID标签天线发送过来的状态监测数据包无线传输给阅读器RFID通信层的RFID阅读器模块，经RFID阅读器模块处理成符合LoRa通信协议的数据包后传输给LoRa收发模块；

所述LoRa无线通信层用于将LoRa收发模块将接收到的数据包按照LoRa通信协议和扩频技术远距离传输给LoRa网关；LoRa网关将接收到的数据包传输给后台计算机监测中心层；

所述后台计算机监测中心层将接收到的数据包即火力发电厂环境监测状态值实时的显示出来，监测人员根据监测计算机显示的环境监测状态值采取相应的行动；同时监测的火力发电厂环境监测状态值上传到数据中心库。

进一步，RFID传感标签包括固体煤灰监测单元即监测固体煤灰的RFID传感标签、排放液体监测单元即监测排放液体的RFID传感标签、排放气体监测单元即监测排放气体的RFID传感标签和噪声监测单元即监测噪声的RFID传感标签。

进一步，固体煤灰监测单元即监测固体煤灰的RFID传感标签包括煤灰监测MCU控制单元、煤灰监测温度传感器、煤灰监测湿度传感器、煤灰监测RFID标签存储单元和煤灰监测电源模块；煤灰监测RFID标签存储单元与RFID标签天线相连；煤灰监测RFID标签存储单元和与煤灰监测RFID标签存储单元相连的RFID标签天线集成在一起，共同构成煤灰监测RFID标签单元；煤灰监测RFID标签存储单元与煤灰监测MCU控制单元双向连接；煤灰监测温度传感器、煤灰监测湿度传感器均与煤灰监测MCU控制单元双向连接；煤灰监测MCU控制单元、煤灰监测温度传感器、煤灰监测湿度传感器和煤灰监测RFID标签单元均与煤灰监测电源模块连接。