基于LoRa的工業(yè)監(jiān)測(cè)自組網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(武漢理工大學(xué) 理學(xué)院，武漢 430070)

0 引言

工業(yè)上為了保證生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量，大量的工業(yè)信息監(jiān)測(cè)傳感器正投入使用。現(xiàn)就鋼鐵冶煉工業(yè)中對(duì)鍋爐煤槍管道溫度監(jiān)測(cè)采集傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行分析，目前鋼鐵工業(yè)中對(duì)管道溫度采集的數(shù)據(jù)普遍采用zigbee傳輸，其通信距離有限，無(wú)法同時(shí)兼顧抗干擾和低功耗，所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用LoRa通信，相比于zigbee通信，其具有低功耗、抗干擾強(qiáng)和通信距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)[1]。但實(shí)際應(yīng)用中，還是存在LoRa通信的鄰頻干擾[2]、LoRa網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)容量有限以及傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)無(wú)法在線(xiàn)設(shè)置的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，并借鑒modbus協(xié)議的設(shè)計(jì)思想[3]，本文提出基于LoRa的工業(yè)監(jiān)測(cè)自組網(wǎng)協(xié)議系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

工業(yè)監(jiān)測(cè)自組網(wǎng)系統(tǒng)主要由溫度采樣節(jié)點(diǎn)、通信網(wǎng)關(guān)、上位機(jī)服務(wù)器和web前端四部分組成。

系統(tǒng)工作時(shí)，溫度節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)環(huán)境溫度信息進(jìn)行采集并將溫度值通過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)傳輸給子網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)集成有8路的子網(wǎng)關(guān)，其負(fù)責(zé)接收節(jié)點(diǎn)溫度信息，網(wǎng)關(guān)MCU處理信息并打包節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過(guò)TCP傳輸方式發(fā)送給服務(wù)器。上位機(jī)服務(wù)器負(fù)責(zé)處理網(wǎng)絡(luò)通信中上行、下行的數(shù)據(jù)。web前端負(fù)責(zé)顯示各類(lèi)信息，以及控制指令的下發(fā)。

用戶(hù)可以使用與服務(wù)器IP地址在同一網(wǎng)段的任何一臺(tái)PC打開(kāi)web上位機(jī)的前端即系統(tǒng)的監(jiān)控界面，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度的同時(shí)能夠在線(xiàn)操控網(wǎng)關(guān)。服務(wù)器則響應(yīng)來(lái)自前端的數(shù)據(jù)顯示請(qǐng)求，或是解析處理到來(lái)的數(shù)據(jù)信息或控制信息。

自組網(wǎng)協(xié)議的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了MCU對(duì)8路子網(wǎng)關(guān)的合理化控制及網(wǎng)關(guān)同服務(wù)器規(guī)范化的信息交互。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 溫度節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)

LoRa溫度節(jié)點(diǎn)硬件部分包括主控芯片、溫度傳感器、LoRa射頻模塊以及電源管理模塊。溫度傳感器以單總線(xiàn)方式連接主控芯片，射頻模塊則以SPI接線(xiàn)方式連接主控芯片。

節(jié)點(diǎn)主控芯片使用的是意法半導(dǎo)體(ST)公司開(kāi)發(fā)的STM32L053R8[4]，其具有超低功耗、高速率、外設(shè)接口豐富等特點(diǎn)。DS18B20可編程分辨率的單總線(xiàn)數(shù)字溫度計(jì)，其具有測(cè)溫范圍廣、精度高、轉(zhuǎn)換速度快等特點(diǎn)。SX1276[5]主要采用LoRaTM遠(yuǎn)程調(diào)制解調(diào)器，用于超長(zhǎng)距離擴(kuò)頻通信，抗干擾性強(qiáng)，能夠最大限度降低電流消耗，此外SX1276制作成本低，且具有高靈敏度。節(jié)點(diǎn)采用3.6 V鋰電池供電。

2.2 網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)部分包括8路的子網(wǎng)關(guān)、主控芯片、WK系列串口擴(kuò)展模塊、W5500網(wǎng)口模塊和電源管理模塊以及其他預(yù)留功能模塊。

子網(wǎng)關(guān)硬件部分無(wú)溫度傳感器，其余結(jié)構(gòu)大致和節(jié)點(diǎn)相同，微控制器為STM32L053R8，搭載了137 MHz至1020 MHz低功耗遠(yuǎn)距離收發(fā)器SX1276。

圖2 網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)

圖2為網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖，網(wǎng)關(guān)的主控芯片采用ST公司開(kāi)發(fā)的STM32F407VET6[6]，這款芯片具有處理速度快、存儲(chǔ)容量大、片內(nèi)功能豐富等特點(diǎn)。W5500[7]是一款全硬件支持TCP/IP協(xié)議的嵌入式以太網(wǎng)控制器，可同時(shí)支持8路的Socket獨(dú)立通信，具有穩(wěn)定高速網(wǎng)絡(luò)通訊的特點(diǎn)。

網(wǎng)關(guān)預(yù)留了片外存儲(chǔ)模塊、4G模塊和GPS模塊。片外存儲(chǔ)模塊提供1 G的外部可讀寫(xiě)flash，4G模塊為了網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸增加了一種通信渠道，用戶(hù)可以通過(guò)4 G網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)終端接收網(wǎng)關(guān)實(shí)時(shí)發(fā)送的數(shù)據(jù)。GPS模塊主要是在全部子網(wǎng)關(guān)滿(mǎn)載且長(zhǎng)時(shí)間工作后，對(duì)網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)時(shí)間進(jìn)行校準(zhǔn)。電源管理部分采用外部12 V電源供電。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序流程的設(shè)計(jì)分為三部分：節(jié)點(diǎn)程序流程設(shè)計(jì)、網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計(jì)、web上位機(jī)設(shè)計(jì)流程[8]。本節(jié)主要就節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)進(jìn)行分析。

3.1 節(jié)點(diǎn)程序流程設(shè)計(jì)

節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行采樣并將采樣到的溫度信息通過(guò)數(shù)字信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)的子網(wǎng)關(guān)。但在周期采樣前節(jié)點(diǎn)須先向子網(wǎng)關(guān)發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求，在收到入網(wǎng)許可后，便開(kāi)始正常工作。入網(wǎng)請(qǐng)求是為了同子網(wǎng)關(guān)的系統(tǒng)時(shí)間同步，而使同一子網(wǎng)關(guān)下的全部節(jié)點(diǎn)可按同一系統(tǒng)時(shí)間來(lái)分配發(fā)送的時(shí)間順序。入網(wǎng)不成功則需要重新入網(wǎng)。節(jié)點(diǎn)程序流程如圖3所示。

圖3 節(jié)點(diǎn)程序流程圖

節(jié)點(diǎn)的工作流程還遵循自組網(wǎng)協(xié)議，需要按照協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)格式和協(xié)議規(guī)定的指令碼進(jìn)行相應(yīng)的操作。

3.2 網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計(jì)包括子網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)關(guān)兩部分。兩者依據(jù)自組網(wǎng)協(xié)議規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的交互和具體的功能。

3.2.1 子網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計(jì)

子網(wǎng)關(guān)的程序流程，大致和節(jié)點(diǎn)的程序流程相反。即節(jié)點(diǎn)SX1276設(shè)置為發(fā)送模式入網(wǎng)請(qǐng)求發(fā)送，子網(wǎng)關(guān)則將SX1276設(shè)置為接收模式，接收到入網(wǎng)信息后，對(duì)信息校驗(yàn)，校驗(yàn)正確便讀取RTC時(shí)鐘信息，并將時(shí)鐘值寫(xiě)入回復(fù)信息包中，然后SX1276設(shè)為發(fā)送模式對(duì)節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)信息進(jìn)行回復(fù)。發(fā)送成功后，便開(kāi)啟接收模式，接收后續(xù)的節(jié)點(diǎn)周期上傳的數(shù)據(jù)或其他節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求。子網(wǎng)關(guān)程序流程如圖4所示。

圖4 子網(wǎng)關(guān)程序流程圖

WK2124模塊將子網(wǎng)關(guān)4路的串口轉(zhuǎn)成SPI接口連接至網(wǎng)關(guān)的MCU。子網(wǎng)關(guān)接收到節(jié)點(diǎn)周期信號(hào)會(huì)將數(shù)據(jù)通過(guò)WK2124串口擴(kuò)展模塊繼續(xù)上傳給主網(wǎng)關(guān)的MCU。

3.2.2 主網(wǎng)關(guān)程序流程設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)通過(guò)兩個(gè)WK2124串口擴(kuò)展模塊，連接并管控8路子網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)MCU主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)W5500網(wǎng)絡(luò)接口，處理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行上行或下行的傳輸。

網(wǎng)關(guān)上電，網(wǎng)關(guān)MCU進(jìn)行初始化。配置3路SPI，通過(guò)SPI讀寫(xiě)W5500和WK2124的寄存器來(lái)設(shè)置W5500和WK2124。開(kāi)啟定時(shí)器，對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行偵聽(tīng)計(jì)時(shí)。網(wǎng)關(guān)通過(guò)DHCP來(lái)獲取本地IP地址，目的端IP地址根據(jù)上位機(jī)服務(wù)器的IP地址來(lái)配置，相關(guān)端口的設(shè)置在W5500的初始化中執(zhí)行。連接建立8路Socket，分別用于8路子網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)通信。

查詢(xún)網(wǎng)絡(luò)上行的數(shù)據(jù)，根據(jù)WK2124是否產(chǎn)生中斷判斷是否有上行數(shù)據(jù)包，有則MCU進(jìn)中斷解析上行數(shù)據(jù)，之后通過(guò)網(wǎng)口將經(jīng)解析的數(shù)據(jù)包傳至服務(wù)器。查詢(xún)網(wǎng)絡(luò)中下行數(shù)據(jù)，通過(guò)偵聽(tīng)0號(hào)Socket的接收狀態(tài)，判斷接收狀態(tài)寄存器是否置1，是則讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行解析并將解析后的數(shù)據(jù)包通過(guò)WK2124繼續(xù)下發(fā)至相應(yīng)子網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)關(guān)收到指令便回復(fù)具體的應(yīng)答包。按照以上流程，程序不斷輪循，期間若出現(xiàn)物理斷網(wǎng)或接收超時(shí)，則復(fù)位W5500重新連網(wǎng)。

對(duì)于預(yù)留功能模塊，主網(wǎng)關(guān)通過(guò)串口3接收GPS模塊采集的時(shí)間及坐標(biāo)值。4G通信模塊在W5500網(wǎng)口禁用情況下使用，通過(guò)串口2發(fā)AT指令將4G模塊配置成透?jìng)髂Ｊ?，通過(guò)相應(yīng)的移動(dòng)終端接收網(wǎng)關(guān)發(fā)送的數(shù)據(jù)。

3.3 Web上位機(jī)程序流程設(shè)計(jì)

Web上位機(jī)包括前端顯示操作界面、服務(wù)器控制臺(tái)和數(shù)據(jù)庫(kù)三部分[9]。

服務(wù)器工作流程。服務(wù)器控制臺(tái)對(duì)設(shè)定的端口進(jìn)行偵聽(tīng)，網(wǎng)關(guān)初始化了8個(gè)Socket對(duì)應(yīng)著8路子網(wǎng)關(guān)，并同目的服務(wù)器建立了8個(gè)TCP連接，服務(wù)器開(kāi)啟8個(gè)線(xiàn)程開(kāi)始對(duì)8路連接傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理。上行的節(jié)點(diǎn)信息或子網(wǎng)關(guān)信息直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

下行指令的處理過(guò)程。按照自組網(wǎng)協(xié)議，通過(guò)web前端的監(jiān)控界面發(fā)送具體指令給服務(wù)器控制臺(tái)，服務(wù)器控制臺(tái)對(duì)指令作出響應(yīng)同時(shí)解析指令信息，并將解析后的控制包下發(fā)至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)MCU再根據(jù)自組網(wǎng)協(xié)議解析出新指令包并下發(fā)給相應(yīng)的子網(wǎng)關(guān)，子網(wǎng)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)配置，配置成功信息返回給服務(wù)器控制臺(tái)，服務(wù)器會(huì)繼續(xù)將響應(yīng)信息回復(fù)給前端。

上行數(shù)據(jù)的處理過(guò)程即前端顯示數(shù)據(jù)的過(guò)程。服務(wù)器從連接中偵聽(tīng)數(shù)據(jù)，并將偵聽(tīng)到的值寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，前端顯示界面向服務(wù)器發(fā)出讀數(shù)據(jù)請(qǐng)求，服務(wù)器響應(yīng)請(qǐng)求并訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)讀取相應(yīng)的值，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送至前端進(jìn)行顯示。

4 自組網(wǎng)協(xié)議設(shè)計(jì)

自組網(wǎng)協(xié)議規(guī)定了系統(tǒng)通信中每一個(gè)數(shù)據(jù)包的包類(lèi)型，其用于通信數(shù)據(jù)的解析及功能的實(shí)現(xiàn)[10]。這套自定義的協(xié)議所涉及的包類(lèi)型如表1所示。

表1 協(xié)議的包類(lèi)型

節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包有分配請(qǐng)求包、入網(wǎng)請(qǐng)求包和周期采樣數(shù)據(jù)包三類(lèi)。子網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)包則包括查詢(xún)響應(yīng)包和設(shè)置響應(yīng)包。下行數(shù)據(jù)包分為查詢(xún)包和參數(shù)設(shè)置包。上行的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度定為16個(gè)字節(jié)，下行的數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度定義為8個(gè)字節(jié)，預(yù)留的字節(jié)賦值0x00。包頭用于網(wǎng)關(guān)MCU對(duì)上行數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，包類(lèi)型則關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的解析函數(shù)。網(wǎng)關(guān)參數(shù)包括網(wǎng)關(guān)頻率(q)、擴(kuò)頻因子(Spreading Factor, SF)、編碼率(Code Rate, CR)、帶寬(Band Width, BW)和時(shí)隙(Per)。鑒于子網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)包與節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包相似，此處僅給出表2節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀格式。

表2 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)幀格式

在節(jié)點(diǎn)剛上電或入網(wǎng)請(qǐng)求接收超時(shí)的情況下。節(jié)點(diǎn)將分配請(qǐng)求發(fā)送給0號(hào)子網(wǎng)關(guān)。0號(hào)子網(wǎng)關(guān)收到分配請(qǐng)求后，根據(jù)節(jié)點(diǎn)號(hào)查詢(xún)對(duì)應(yīng)子網(wǎng)關(guān)的參數(shù)，并將參數(shù)寫(xiě)入到分配回復(fù)中返回給節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)接收成功，同步了子網(wǎng)關(guān)的射頻參數(shù)后，便開(kāi)始發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求給對(duì)應(yīng)子網(wǎng)關(guān)。子網(wǎng)關(guān)接收到請(qǐng)求后將入網(wǎng)回復(fù)發(fā)給節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)解析回復(fù)包并同步網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)時(shí)間，按照網(wǎng)關(guān)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)點(diǎn)號(hào)所分配的發(fā)送順序，節(jié)點(diǎn)將溫度采樣信息周期性的發(fā)送給子網(wǎng)關(guān)。子網(wǎng)關(guān)對(duì)收到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包進(jìn)行CRC校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后再添加包頭及相關(guān)字節(jié)，以16字節(jié)的上行數(shù)據(jù)包通過(guò)WK2124傳遞給網(wǎng)關(guān)MCU，網(wǎng)關(guān)將校驗(yàn)成功的數(shù)據(jù)以16字節(jié)的數(shù)據(jù)格式通過(guò)網(wǎng)口繼續(xù)傳給服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)再校驗(yàn)，并將校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)。下行的控制指令，在web前端進(jìn)行輸入，并通過(guò)服務(wù)器下發(fā)給網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)MCU對(duì)參數(shù)設(shè)置包和網(wǎng)關(guān)查詢(xún)包進(jìn)行相關(guān)解析，再根據(jù)網(wǎng)關(guān)號(hào)netcode定向傳輸給子網(wǎng)關(guān)。子網(wǎng)關(guān)根據(jù)所收到包的包類(lèi)型再做相應(yīng)處理，處理成功后子網(wǎng)關(guān)將回復(fù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置響應(yīng)包和網(wǎng)關(guān)查詢(xún)響應(yīng)包。若處理錯(cuò)誤則回復(fù)Error_ack包。

5 系統(tǒng)測(cè)試

本設(shè)計(jì)通過(guò)web前端界面進(jìn)行測(cè)試。前端界面提供節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口，子網(wǎng)關(guān)信息窗口以及指令發(fā)送界面。

考慮到實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試設(shè)備有限，測(cè)試階段僅開(kāi)啟了1號(hào)、2號(hào)子網(wǎng)關(guān)和處理分配任務(wù)的0號(hào)子網(wǎng)關(guān)以及10個(gè)節(jié)點(diǎn)。先前研究證明了子網(wǎng)關(guān)程序可以支持節(jié)點(diǎn)滿(mǎn)載，所以本設(shè)計(jì)的測(cè)試過(guò)程是合理的，且測(cè)試結(jié)果依然可以用來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

圖5 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示界面

每個(gè)子網(wǎng)關(guān)搭載5個(gè)節(jié)點(diǎn)，圖5的界面對(duì)各節(jié)點(diǎn)的采樣溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)控窗口只顯示type為0x04的周期采樣數(shù)據(jù)，自動(dòng)濾除配分請(qǐng)求信息和入網(wǎng)請(qǐng)求信息。

圖6 子網(wǎng)關(guān)信息顯示界面

圖6的界面顯示了子網(wǎng)關(guān)的參數(shù)信息及接收狀態(tài)信息。參數(shù)信息為當(dāng)前所設(shè)置的參數(shù)，接收狀態(tài)信息為最近一個(gè)周期內(nèi)所統(tǒng)計(jì)收到的節(jié)點(diǎn)總數(shù)(sum)和丟包率(Packet Loss Rate，PLR)。網(wǎng)關(guān)信息窗口每個(gè)采樣周期更新一次，采樣周期為時(shí)隙值。

指令發(fā)送頁(yè)面比較簡(jiǎn)潔，發(fā)送窗口只支持發(fā)送HEX的8個(gè)字節(jié)的指令數(shù)據(jù)，指令發(fā)送完成后顯示“發(fā)送成功!”的字樣。當(dāng)輸入1號(hào)子網(wǎng)關(guān)的配置指令改變子網(wǎng)關(guān)的射頻參數(shù)，1號(hào)子網(wǎng)關(guān)會(huì)將更新的信息發(fā)往0號(hào)子網(wǎng)關(guān)，以更新0號(hào)網(wǎng)關(guān)的子網(wǎng)關(guān)參數(shù)信息表。1號(hào)子網(wǎng)關(guān)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)在多次發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求信息都無(wú)法獲得響應(yīng)后，則會(huì)向0網(wǎng)關(guān)重新發(fā)送分配請(qǐng)求，0網(wǎng)關(guān)會(huì)再為其分配新的1號(hào)子網(wǎng)關(guān)的參數(shù)信息，節(jié)點(diǎn)設(shè)置好新的射頻參數(shù)后，將會(huì)重新請(qǐng)求入網(wǎng)。測(cè)試結(jié)果顯示配置參數(shù)后的1號(hào)子網(wǎng)關(guān)一段時(shí)間后又陸續(xù)收到了節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求信息，節(jié)點(diǎn)便開(kāi)始周期上傳溫度數(shù)據(jù)。在指令發(fā)送頁(yè)面，輸入1號(hào)子網(wǎng)關(guān)的查詢(xún)指令，網(wǎng)關(guān)信息窗口便顯示出子網(wǎng)關(guān)更新后的參數(shù)信息。以上測(cè)試表明系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了子網(wǎng)關(guān)參數(shù)的在線(xiàn)設(shè)置。

6 結(jié)論

系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求。測(cè)試?yán)e了對(duì)1號(hào)子網(wǎng)關(guān)的操作。參照自組網(wǎng)的協(xié)議規(guī)范，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多達(dá)8路子網(wǎng)關(guān)的管控，除0號(hào)子網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各子網(wǎng)關(guān)的射頻參數(shù)表及分配節(jié)點(diǎn)射頻參數(shù)外，1～7號(hào)子網(wǎng)關(guān)都用來(lái)接收節(jié)點(diǎn)采樣數(shù)據(jù)，這便大大增加了總網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)容量。解決了引文中提到的節(jié)點(diǎn)容量不足的問(wèn)題。

對(duì)于之前工業(yè)上監(jiān)測(cè)整片工業(yè)區(qū)須要切換多個(gè)上位機(jī)窗口對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的情況。本文的設(shè)計(jì)在保證測(cè)控覆蓋范圍不變或者更大的前提下，只需通過(guò)一個(gè)web上位機(jī)前端對(duì)總網(wǎng)關(guān)進(jìn)行操作便可實(shí)現(xiàn)所有的基本功能，同時(shí)本設(shè)計(jì)還支持網(wǎng)關(guān)參數(shù)的在線(xiàn)修改，解決了引文中提到的不支持參數(shù)在線(xiàn)修改的問(wèn)題。

對(duì)于LoRa通信的鄰頻率干擾問(wèn)題，子網(wǎng)關(guān)通過(guò)統(tǒng)計(jì)一個(gè)周期的丟包率是否超出閾值以及判斷接收信號(hào)強(qiáng)度和信噪比是否低于正常工作環(huán)境的門(mén)限值的這三種判跳機(jī)制，來(lái)實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)關(guān)的自適應(yīng)調(diào)頻。從而解決了鄰頻干擾問(wèn)題。

本設(shè)計(jì)增大了網(wǎng)關(guān)集成度，降低了工業(yè)上網(wǎng)關(guān)的投入成本，運(yùn)用自組網(wǎng)協(xié)議，使系統(tǒng)工作更加靈活和穩(wěn)定，能為工業(yè)監(jiān)測(cè)帶來(lái)極大的便利。