基于LORA的一主多从监测系统_4G模块连接阿里云

关联:大夏龙雀、阿里云、mqtt、dx_ct511、stm32

这一节主要来折腾上云,这里的云平台我使用阿里云,主要也是因为自己阿里云用得不多,之前主要是用onenet,这次试试阿里云,也算熟悉熟悉。

4G模块我这边使用的是大夏龙雀的4G模块,如果是新人购买,9.9就能买到测试套装,还是比较划算的,这个模块也是通过串口使用AT命令交互的,对之前使用过ESP8266的小伙伴来说应该不会很难,之所以选择4G模块而不选择ESP8266也是因为考虑到整体系统的使用场景,以野外或者长距离为主,使用WiFi会有很多局限性,所以选择4G。

这个模块我们要先研究一下数据手册,手册上有详细的命令告诉我们要怎么操作,我们这里使用MQTT协议,所以着重关心这部分:

其他的部分我们先忽略,不管,我们这里主要先看一看如何连接MQTTool T服务器以及发布消息,包括连接的一些配置,当我们搞明白,这部分后可以先尝试去连接阿里云服务器。阿里云物联网平台的具体配置可以参考网上的步骤,我这里先不列出,我们拿到所需要的一些关键参数。

这部分参数怎么使用呢?我们去参考数据手册,可以发现他已经说的很详细了。如下:

上述是我实际测试所填,具体可以参考代码内容,大夏龙雀这个4G模块还是很良心的,厂家也提供了一个测试代码,我们可以用这个测试代码加以修改就可以使用,如下

void C511_TO_MQTT(void)
{
    WIFI_CheckAck("AT+MDISCONNECT\r\n","OK",1500);
    delay_ms(1000);
    WIFI_CheckAck("ATE0\r\n","OK",1500);
    while(!WIFI_CheckAck("AT+QICSGP=1,1,\"cmnbiot\",\"\",\"\"\r\n","OK",5000));
    WIFI_BUFF_MEMSET();//数据有误 清空    
    delay_ms(1000);
    if(WIFI_CheckAck("AT+NETOPEN?\r\n","NETOPEN:0",3000))
    {
        while(!WIFI_CheckAck("AT+NETOPEN\r\n","NETOPEN:SUCCESS",7000));
    }
    WIFI_CheckAck("AT+MCONFIG=\"4G_TEST\"\r\n","OK",3000);
    
    while(!WIFI_CheckAck("AT+MIPSTART=\"broker.emqx.io\",1883,4\r\n","MIPSTART: SUCCESS",3000));
    
    while(!WIFI_CheckAck("AT+MCONNECT=1,60\r\n","MCONNECT: SUCCESS",3000));
    
    while(!WIFI_CheckAck("AT+MSUB=\"app\",0\r\n","MSUB: SUCCESS",3000));
    
    while(!WIFI_CheckAck("AT+MPUB=\"4G\",0,0,\"hello world\"\r\n","MPUB: SUCCESS",3000));
}

下面是我实际的debug信息

完成上述操作后,我们可以去云平台看一下自己的设备是否在线状态,看着没问题,那就OK了

<think>好的,我现在需要帮助用户了解煤矿安全参数监测系统的设计,包括技术栈、设计方案和实现方法。首先,我得确定用户的具体需求是什么。煤矿安全监测系统通常需要实时监控各种环境参数,比如瓦斯浓度、温度、湿度、氧化碳、风速等,以及设备状态如通风机运行情况。用户可能希望知道如何设计这样个系统,用哪些技术来实现,以及具体的实现步骤。 接下来,我应该考虑系统的整体架构。通常这类系统会分为感知层、传输层、平台层和应用层。感知层负责数据采集,可能需要各种传感器。传输层涉及数据传输,可能用有线或无线方式,比如工业以太网、LoRa、ZigBee或者4G/5G。平台层需要数据处理和存储,可能用物联网平台,比如阿里云IoT或自建系统。应用层则是用户界面和报警功能,可能需要Web或移动端应用。 技术选型方面,传感器选型是关键。比如甲烷传感器要选择红外或催化燃烧式的,可能需要符合煤矿防爆标准。数据传输部分,考虑到煤矿井下可能存在的信号干扰和复杂环境,可能需要选择抗干扰能力强的通信技术,比如工业以太网结合光纤,或者无线技术如Wi-Sun。PLC控制部分,根据引用[2],编码器需要选集电极开路输出的,所以PLC选型时要注意兼容性,比如XC系列PLC的高速计数输入。 数据处理部分可能需要边缘计算网关进行实时处理,同时数据存储可以使用时序数据库,比如InfluxDB,方便处理时间序列数据。应用开发可以用Spring Boot或Django搭建后端,Vue或React做前端,移动端则用Android或React Native。 安全防护方面,根据引用[1],需要专业的安全人员对系统进行安全扫描、渗透测试,确保系统安全。这可能包括加密传输、访问控制、日志审计等。同时,硬件设计要考虑防爆和防护等级,符合煤矿的安全标准。 实现步骤可能需要分阶段:需求分析、方案设计、设备选型、系统开发、测试验证和部署运维。测试时特别要注意井下环境的模拟,比如高湿度、粉尘等。 用户可能还关心系统的可靠性和实时性,比如如何处理传感器故障,数据传输中断时的应对措施,以及如何确保报警的及时性。另外,系统的扩展性也很重要,可能需要支持未来添加更传感器或功能。 可能忽略的点是电源管理,井下设备可能需要防爆电源或电池供电,以及如何确保在断电情况下系统的持续运行。此外,人员定位系统是否需要集成,以及如何与其他煤矿管理系统(如生产调度系统)对接。 最后,生成的相关问题需要覆盖技术选型、通信方案、数据处理、安全防护和系统测试等方面,帮助用户进步深入了解各个部分。</think>### 煤矿安全参数监测系统设计方案 #### 、系统架构设计 采用**四层分层架构**: 1. **感知层** 部署传感器网络监测关键参数: - 环境参数:瓦斯浓度(CH₄)、温度/湿度、CO浓度、风速 - 设备状态:通风机转速(需旋转编码器,选型参考分辨率1024、集电极开路输出)[^2] - 人员定位:UWB/RFID定位标签 2. **传输层** - 有线传输:井下工业以太网(防爆光纤) - 无线传输:Wi-Sun/LoRa(抗干扰强,覆盖半径1-3km) - 协议:MQTT/Modbus(支持边缘计算网关协议转换) 3. **平台层** - 数据存储:时序数据库(InfluxDB) - 计算引擎:Flink实时流处理(异常检测算法) - 可视化:Grafana/三维数字孪生平台 4. **应用层** - 端应用:Web管理后台(Vue3+SpringBoot)、移动端(React Native) - 报警系统:阈值报警($$ P_{报警} = \begin{cases} 1 & \text{当 } CH₄ \geq 0.8\% \\ 0 & \text{其他} \end{cases} $$) #### 二、关键技术选型 | 模块 | 技术方案 | 选型依据 | |---------------|-----------------------------------|-----------------------------------| | 传感器 | 红外甲烷传感器(0-100%LEL) | 防爆认证(Ex ib I) | | PLC控制器 | 信捷XC系列PLC | 支持高速计数器(兼容集电极开路信号) | | 通信协议 | OPC UA over TSN | 确定性时延<10ms | | 边缘计算 | 华为Atlas500智能边缘 | 支持AI推理(瓦斯涌出预测模型) | #### 三、安全防护实现 1. **硬件级防护** - 本安型电路设计(符合GB3836标准) - IP68防护等级设备箱体 2. **网络安全** - 传输加密:国密SM9算法 - 访问控制:RBAC权限模型($$ \text{权限矩阵} A_{m×n} = [a_{ij}] $$) 3. **系统安全** - 每日执行渗透测试(参考OWASP TOP 10)[^1] - 日志审计:ELK Stack(留存周期≥180天) #### 四、典型部署方案 ```plaintext +----------------+ | 云平台/服务器 | +-------+--------+ ↑ +---------------+---------------+ | 工业环网交换机(防爆型) | +---------------+---------------+ ↑ +--------------------+--------------------+ | 隔爆兼本安型网关(RS485转光纤) | +----------+---------+----------+---------+ ↑ ↑ ↑ ↑ +----------------+ +-------+------+ +-------+ +-------+ | 甲烷传感器簇 | | 通风机监测站 | | 人员定位 | | 水位监测| +----------------+ +-------------+ +-------+ +-------+ ``` #### 五、实现步骤 1. **需求分析**:制定监测参数清单(示例阈值): - 瓦斯浓度:$$ C_{CH₄} \leq 0.8\% $$ - 工作面风速:$$ 0.25 \, \text{m/s} \leq v \leq 4 \, \text{m/s} $$ 2. **设备安装** - 传感器间距<15m(依据《煤矿安全规程》) - 编码器安装:轴向负载<5N·m 3. **系统开发** ```python # 示例数据处理伪代码 def process_sensor_data(data): if data['CH4'] > 0.8: trigger_alarm('瓦斯超标', level='紧急') elif predict_gas_outburst(data): # AI预测模型 trigger_alarm('瓦斯涌出预警', level='预警') ```
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值