基于LoRa技术的土遗址监测系统的研究与实现

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在现有的土遗址保护措施中,监测技术是实现预防性保护的主要技术手段。对于缺乏基础通信设施的,位于偏远地区的土遗址,采用ZigBee、WiFi等无线通信技术存在通信距离短、能耗高、抗干扰能力差等缺陷。本文根据土遗址监测的基本需求,研究并实现了一种基于LoRa技术的土遗址监测系统。本文主要研究内容如下:(1)根据土遗址的特殊历史价值、所处环境的气候变化,对常见的几种无线通信技术进行对比,结合低功耗广域网技术中LoRa技术的特点,将该技术与土遗址监测保护相结合。(2)Multi-MSA算法。本文在综合考虑土遗址监测环境因素对土遗址造成损害程度的不同和LoRaWAN协议中时隙接入阶段的劣势的基础上,提出了一种MultiMSA算法,将时隙接入阶段分为普通模式和观察模式。其中,普通模式主要为正常情况下的传输任务分配时隙,观察模式主要针对发生异常情况时对其时隙资源的分配。通过仿真实验以及实际应用,表明该算法具有一定的可行性和有效性。(3)土遗址监测系统的设计和实现。通过分析土遗址地理位置、环境气候以及监测需求,完成了对硬件平台硬件设备的选型,实现了对土遗址本体及赋存环境的数据的采集与传输。提出了在监测系统运行过程中可能出现的异常情况的处理方案,以及环境数据的实时展示。本文设计的土遗址监测系统已在锁阳城进行了三个月的部署测试,实验结果证明系统整体工作稳定,实现了超远距离传输,以及低功耗的需求,有助于文保工作的推进。
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