本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)和環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體是一種基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，在中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展過程中伴隨著環(huán)境狀況的不斷惡化，環(huán)境友好型的可持續(xù)發(fā)展是目前大力倡導(dǎo)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，火力發(fā)電廠作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中的主要污染源，對(duì)火力發(fā)電廠的環(huán)境進(jìn)行在線監(jiān)控具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前國(guó)內(nèi)還沒有專門針對(duì)火力發(fā)電廠的環(huán)境進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，申請(qǐng)?zhí)枮?01620686708.1，公告號(hào)為205899784u《火力發(fā)電廠無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》采用zigbee數(shù)傳模塊和傳感器檢測(cè)終端對(duì)發(fā)電廠的監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且不具有定位識(shí)別功能，并且其zigbee數(shù)傳模塊傳輸距離有限，如果較遠(yuǎn)距離傳輸需要布置大量的zigbee節(jié)點(diǎn)，不僅增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和成本還會(huì)造成信息阻塞和時(shí)延。申請(qǐng)?zhí)枮?01620596638.0，公告號(hào)為205785324uj《火力發(fā)電廠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且并沒有具體說明通信方式。申請(qǐng)?zhí)枮?01220135764.8，公告號(hào)為202512124u《基于rfid和無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)》在各個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)之間采用zigbee組網(wǎng)互聯(lián)，不適合較遠(yuǎn)距離的無線通信。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問題是，克服上述背景技術(shù)的不足，提出一種成本低，功耗低，傳輸距離遠(yuǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括四層結(jié)構(gòu)，即感知層、rfid閱讀器通信層、lora無線通信層和后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層；感知層與rfid閱讀器通信層雙向連接，rfid閱讀器通信層與lora無線通信層雙向連接，lora無線通信層與后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層雙向連接；

所述感知層為布置在火力發(fā)電廠整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域的rfid傳感標(biāo)簽；所述rfid閱讀器通信層包括rfid標(biāo)簽天線和rfid閱讀器模塊，rfid標(biāo)簽天線和rfid閱讀器模塊雙向連接；所述lora無線通信層包括lora收發(fā)模塊和lora網(wǎng)關(guān)，lora收發(fā)模塊和lora網(wǎng)關(guān)雙向連接；所述后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層包括監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心庫以及監(jiān)測(cè)人員，數(shù)據(jù)中心庫設(shè)于監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)內(nèi)；

所述rfid傳感標(biāo)簽對(duì)所布置區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，獲取的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過預(yù)處理并按照rfid通信協(xié)議將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包，打包后的數(shù)據(jù)包通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送；

從rfid傳感標(biāo)簽經(jīng)rfid標(biāo)簽天線發(fā)送過來的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包無線傳輸給閱讀器rfid通信層的rfid閱讀器模塊，經(jīng)rfid閱讀器模塊處理成符合lora通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包后傳輸給lora收發(fā)模塊；

所述lora無線通信層用于將lora收發(fā)模塊將接收到的數(shù)據(jù)包按照lora通信協(xié)議和擴(kuò)頻技術(shù)遠(yuǎn)距離傳輸給lora網(wǎng)關(guān)；lora網(wǎng)關(guān)將接收到的數(shù)據(jù)包傳輸給后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層；

所述后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層將接收到的數(shù)據(jù)包即火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值實(shí)時(shí)的顯示出來，監(jiān)測(cè)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)顯示的環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值采取相應(yīng)的行動(dòng)；同時(shí)監(jiān)測(cè)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值上傳到數(shù)據(jù)中心庫。

進(jìn)一步，rfid傳感標(biāo)簽包括固體煤灰監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽、排放液體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽、排放氣體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽和噪聲監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)噪聲的rfid傳感標(biāo)簽。

進(jìn)一步，固體煤灰監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽包括煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元、煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊；煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元與rfid標(biāo)簽天線相連；煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和與煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元相連的rfid標(biāo)簽天線集成在一起，共同構(gòu)成煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元；煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元與煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接；煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器均與煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接；煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元、煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器和煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊連接。

煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊用于給整個(gè)固體煤灰監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽供電；煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器分別用于感知固體煤灰的溫度和濕度；煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元通過對(duì)煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器進(jìn)行配置，并接受來自煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包；從煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步，排放液體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽包括液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元、液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器、液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和液體監(jiān)測(cè)電源模塊；液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元亦與rfid標(biāo)簽天線相連；液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和與液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元相連的rfid標(biāo)簽天線集成在一起，共同構(gòu)成液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元；液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元與液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接；液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器均通過防水傳輸線與液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接。液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元、液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器和液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與液體監(jiān)測(cè)電源模塊連接。

由于水質(zhì)監(jiān)測(cè)環(huán)境的特殊性，將液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器可集成在一起，形成一個(gè)水下監(jiān)測(cè)模塊，水下監(jiān)測(cè)模塊通過防水傳輸線液體監(jiān)測(cè)電源模塊相連。

液體監(jiān)測(cè)電源模塊用于給整個(gè)排放液體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽供電，對(duì)水下監(jiān)測(cè)模塊采用防水傳輸線供電；液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器用于監(jiān)測(cè)火力發(fā)電廠排放液體的溫度，金屬離子傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放液體的金屬離子含量，ph值傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放液體的ph值；液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元對(duì)液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器進(jìn)行配置，并接受來自液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器、金屬離子傳感器、ph值傳感器的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包；從液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步，排放氣體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽包括氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元、二氧化硫傳感器、氧化氮傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器、氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和氣體監(jiān)測(cè)電源模塊；氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元亦與rfid標(biāo)簽天線相連；氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和與氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元相連的rfid標(biāo)簽天線集成在一起，共同構(gòu)成氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元；氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元與氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接；二氧化硫傳感器、氧化氮傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器均與氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接；氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元、二氧化硫傳感器、氧化氮傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器和氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與氣體監(jiān)測(cè)電源模塊連接；

氣體監(jiān)測(cè)電源模塊用于給整個(gè)排放氣體監(jiān)測(cè)單元即監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽供電；二氧化硫傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的二氧化硫濃度，氧化氮傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的氧化氮濃度，一氧化碳傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的一氧化碳濃度，粉塵傳感器用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的粉塵濃度。氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元對(duì)二氧化硫傳感器、氧化氮傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器進(jìn)行配置，并接受來自二氧化硫傳感器、氧化氮傳感器、一氧化碳傳感器、粉塵傳感器的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包；從氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步，噪聲監(jiān)測(cè)單元包括噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元、噪聲傳感器、噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊；噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元亦與rfid標(biāo)簽天線相連；噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和與噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元相連的rfid標(biāo)簽天線集成在一起，共同構(gòu)成噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元；噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元與噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元雙向連接，噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元與噪聲傳感器雙向連接；噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元、噪聲傳感器和噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊連接；

噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊用于給整個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)單元供電；噪聲傳感器用于感知監(jiān)測(cè)區(qū)域的噪聲值；噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元對(duì)噪聲傳感器進(jìn)行配置，并接受來自噪聲傳感器的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包；從噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。

進(jìn)一步，rfid閱讀器模塊包括電源模塊和rfid閱讀器，所述rfid閱讀器包括rfid閱讀器天線、射頻基帶和數(shù)字基帶；rfid閱讀器天線與射頻基帶雙向連接，射頻基帶與數(shù)字基帶雙向連接；rfid閱讀器通過數(shù)字基帶外接lora無線通信層的lora收發(fā)模塊；lora收發(fā)模塊通過uart與rfid閱讀器的數(shù)字基帶連接；lora收發(fā)模塊和rfid閱讀器均與rfid閱讀器模塊的電源模塊連接；

rfid閱讀器模塊的電源模塊負(fù)責(zé)向rfid閱讀器和lora收發(fā)模塊供電，rfid閱讀器通過rfid閱讀器天線與rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行通信，rfid閱讀器內(nèi)部的數(shù)字基帶部分通過uart接口與lora收發(fā)模塊連接；rfid閱讀器通過rfid閱讀器天線接收來自rfid標(biāo)簽天線發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)射頻基帶傳輸?shù)綌?shù)字基帶部分進(jìn)行處理并按照lora通信協(xié)議打包，將處理打包好的數(shù)據(jù)通過uart接口發(fā)送給lora收發(fā)模塊；lora收發(fā)模塊將接受到的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包傳輸給lora網(wǎng)關(guān)。

所述lora無線通信層包括lora收發(fā)模塊與lora網(wǎng)關(guān)，lora通信是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無線傳輸方案，具有距離遠(yuǎn)，低功耗，多節(jié)點(diǎn)，低成本特點(diǎn)。

本發(fā)明之基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)，低功耗，傳輸距離遠(yuǎn)，無線網(wǎng)絡(luò)化，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與可識(shí)別環(huán)境監(jiān)測(cè)位置的特點(diǎn)。

（1）適應(yīng)性強(qiáng)主要體現(xiàn)在rfid標(biāo)簽抗污染，耐久性強(qiáng)，rfid通信技術(shù)具有可穿透木材，塑料等非金屬和非透明物質(zhì)，可應(yīng)用與粉塵，油污等高污染環(huán)境，因此非常適合火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)各種復(fù)雜的環(huán)境。并且rfid標(biāo)簽含有存儲(chǔ)單元，當(dāng)整個(gè)通信過程發(fā)生中斷的時(shí)候，可以繼續(xù)感知數(shù)據(jù)存儲(chǔ)下來，等到通信順暢后再發(fā)送出去。

（2）低功耗主要體現(xiàn)在本發(fā)明采用的硬件設(shè)備大部分是低功耗設(shè)備。比如mcu控制模塊采用低功耗的msp430型號(hào)單片機(jī)，采用的通信方式例如lora無線通信具有低功耗的特點(diǎn),而且傳感節(jié)點(diǎn)是定時(shí)喚醒監(jiān)測(cè)即通過mcu控制模塊定時(shí)喚醒各類型的傳感器，各傳感器其余時(shí)間處于休眠模式。（3）傳輸距離遠(yuǎn)主要體現(xiàn)在采用了基于lora擴(kuò)頻技術(shù)的無線通信方式，傳輸距離可達(dá)十公里以上，足以覆蓋整個(gè)火力發(fā)電廠的環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域。

（4）無線網(wǎng)絡(luò)化主要體現(xiàn)在感知層與監(jiān)測(cè)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸靠無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。

（5）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單主要體現(xiàn)在擯棄了傳統(tǒng)的有線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)復(fù)雜的布線結(jié)構(gòu)，并且也不需要像zigbee技術(shù)采用節(jié)點(diǎn)自組織的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（6）可識(shí)別環(huán)境監(jiān)測(cè)位置，是每個(gè)rfid標(biāo)簽天線在與rfid閱讀器通信的時(shí)候，都會(huì)發(fā)送一個(gè)唯一識(shí)別自己的id碼，因此可以在整個(gè)監(jiān)測(cè)過程中唯一的識(shí)別每一個(gè)rfid標(biāo)簽天線，從而識(shí)別環(huán)境監(jiān)測(cè)的位置。

附圖說明

圖1為本發(fā)明之基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為rfid閱讀器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為固體煤灰監(jiān)測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為排放液體監(jiān)測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為排放氣體監(jiān)測(cè)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為噪聲監(jiān)測(cè)節(jié)單元的結(jié)構(gòu)意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明之基于rfid與lora技術(shù)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括四層結(jié)構(gòu)，即感知層、rfid閱讀器通信層、lora無線通信層和后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層。感知層與rfid閱讀器通信層雙向連接，rfid閱讀器通信層與lora無線通信層雙向連接，lora無線通信層與后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層雙向連接。

所述感知層為布置在火力發(fā)電廠整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域的rfid傳感標(biāo)簽。所述rfid閱讀器通信層包括rfid標(biāo)簽天線和rfid閱讀器模塊u5，rfid標(biāo)簽天線和rfid閱讀器模塊u5雙向連接。所述lora無線通信層包括lora收發(fā)模塊和lora網(wǎng)關(guān)，lora收發(fā)模塊和lora網(wǎng)關(guān)雙向連接。所述后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層包括監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)中心庫以及監(jiān)測(cè)人員，數(shù)據(jù)中心庫設(shè)于監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)內(nèi)。

所述rfid傳感標(biāo)簽對(duì)所布置區(qū)域內(nèi)的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，獲取的環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過rfid傳感標(biāo)簽的mcu控制單元進(jìn)行預(yù)處理并按照rfid通信協(xié)議將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)打包成數(shù)據(jù)包，打包后的數(shù)據(jù)包進(jìn)入rfid傳感標(biāo)簽的rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元緩存然后通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送。

所述閱讀器rfid通信層用于rfid標(biāo)簽天線與rfid閱讀器模塊之間的通信。從rfid傳感標(biāo)簽經(jīng)rfid標(biāo)簽天線發(fā)送過來的狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包無線傳輸給rfid閱讀器模塊。rfid閱讀器模塊中包含有數(shù)字基帶部分，數(shù)字基帶部分將數(shù)據(jù)包處理成符合lora通信協(xié)議的數(shù)據(jù)包后傳輸給lora收發(fā)模塊。

所述lora無線通信層用于將lora收發(fā)模塊將接收到的數(shù)據(jù)包按照lora通信協(xié)議和擴(kuò)頻技術(shù)遠(yuǎn)距離傳輸給lora網(wǎng)關(guān)。lora網(wǎng)關(guān)將接收到的數(shù)據(jù)包傳輸給后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層。

所述后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層將接收到的數(shù)據(jù)包（即火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值）實(shí)時(shí)的顯示出來。監(jiān)測(cè)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)顯示的環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值來進(jìn)行相應(yīng)的行動(dòng)。如：感知層傳輸回的監(jiān)測(cè)區(qū)域的狀態(tài)值超過預(yù)設(shè)的閾值并持續(xù)一定的時(shí)間后，說明相關(guān)的監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，就會(huì)安排相關(guān)的人員對(duì)引起該監(jiān)測(cè)區(qū)域環(huán)境監(jiān)測(cè)值超標(biāo)的原因進(jìn)行排查和整改，直到監(jiān)測(cè)值在合理范圍內(nèi)。同時(shí)監(jiān)測(cè)的火力發(fā)電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)狀態(tài)值會(huì)上傳到數(shù)據(jù)中心庫。

如前所述，感知層為布置在火力發(fā)電廠整個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)區(qū)域的rfid傳感標(biāo)簽，包括固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1（又稱監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽）、排放液體監(jiān)測(cè)單元u2（又稱監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽）、排放氣體監(jiān)測(cè)單元u3（又稱監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽）和噪聲監(jiān)測(cè)單元u4（又稱監(jiān)測(cè)噪聲的rfid傳感標(biāo)簽）。

固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1位于火力發(fā)電廠的煤灰貯藏處，用以監(jiān)測(cè)煤灰實(shí)時(shí)的狀態(tài)，并將所監(jiān)測(cè)的狀態(tài)數(shù)據(jù)值按照rfid通信協(xié)議進(jìn)行打包處理通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送給rfid閱讀器模塊。排放液體監(jiān)測(cè)單元u2位于火力發(fā)電廠液體排放處，用以監(jiān)測(cè)排放液體的狀態(tài)，并將所監(jiān)測(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)值按照rfid通信協(xié)議進(jìn)行打包處理通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送給rfid閱讀器模塊。所述排放氣體監(jiān)測(cè)單元位于火力發(fā)電廠氣體排放處，用以監(jiān)測(cè)排放氣體實(shí)時(shí)的狀態(tài)，并將所監(jiān)測(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)值按照rfid通信協(xié)議進(jìn)行打包處理通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送給rfid閱讀器模塊。所述噪聲監(jiān)測(cè)單元位于火力發(fā)電廠噪聲監(jiān)測(cè)處，用以監(jiān)測(cè)噪聲的狀態(tài)值，并將所監(jiān)測(cè)噪聲狀態(tài)數(shù)據(jù)值按照rfid通信協(xié)議進(jìn)行打包處理通過rfid標(biāo)簽天線發(fā)送給rfid閱讀器模塊。

rfid閱讀器模塊u5用以收集所覆蓋范圍內(nèi)的rfid標(biāo)簽天線所發(fā)送來的信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行打包處理后通過uart接口發(fā)送給lora收發(fā)模塊發(fā)送出去。

lora無線通信層中的lora網(wǎng)關(guān)接收來自lora收發(fā)模塊發(fā)送的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包通過lora無線通信發(fā)送給后臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)中心層。

火力發(fā)電廠可能設(shè)有多個(gè)煤灰貯藏處。每一個(gè)煤灰貯藏處設(shè)有一個(gè)固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1。對(duì)于每一個(gè)設(shè)有固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1的煤灰貯藏處可稱為一個(gè)固體煤灰監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。圖1中示出了n個(gè)固體煤灰監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

火力發(fā)電廠可能設(shè)有多個(gè)液體排放處。每一個(gè)液體排放處設(shè)有一個(gè)排放液體監(jiān)測(cè)單元u2。對(duì)于每一個(gè)設(shè)有排放液體監(jiān)測(cè)單元u2的液體排放處可稱為一個(gè)液體排放監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。圖1中示出了n個(gè)液體排放監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

火力發(fā)電廠可能設(shè)有多個(gè)氣體排放處。每一個(gè)氣體排放處設(shè)有一個(gè)排放氣體監(jiān)測(cè)單元u3。對(duì)于每一個(gè)設(shè)有排放氣體監(jiān)測(cè)單元u3的氣體排放處可稱為一個(gè)氣體排放監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。圖1中示出了n個(gè)氣體排放監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

火力發(fā)電廠可能設(shè)有多個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)處。每一個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)處設(shè)有一個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)單元u4。對(duì)于每一個(gè)設(shè)有噪聲監(jiān)測(cè)單元u4的噪聲監(jiān)測(cè)處可稱為一個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。圖1中示出了n個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

參照?qǐng)D2，rfid閱讀器模塊u5包括電源模塊u51和rfid閱讀器u52。所述rfid閱讀器u52包括rfid閱讀器天線、射頻基帶和數(shù)字基帶。rfid閱讀器天線與射頻基帶雙向連接，射頻基帶與數(shù)字基帶雙向連接。rfid閱讀器u52通過數(shù)字基帶外接lora無線通信層的lora收發(fā)模塊。lora收發(fā)模塊通過uart與rfid閱讀器的數(shù)字基帶連接。lora收發(fā)模塊和rfid閱讀器u52均與rfid閱讀器模塊u5的電源模塊u51連接。

rfid閱讀器模塊u5的電源模塊u51負(fù)責(zé)向rfid閱讀器u52和lora收發(fā)模塊u53供電，rfid閱讀器u52通過rfid閱讀器天線與rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行通信，rfid閱讀器u52內(nèi)部的數(shù)字基帶部分通過uart接口與lora收發(fā)模塊連接。rfid閱讀器u52通過rfid閱讀器天線接收來自rfid標(biāo)簽天線發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)射頻基帶傳輸?shù)綌?shù)字基帶部分進(jìn)行處理并按照lora通信協(xié)議打包，將處理打包好的數(shù)據(jù)通過uart接口發(fā)送給lora收發(fā)模塊。lora收發(fā)模塊u53可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，它將接受到的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包傳輸給較遠(yuǎn)距離的lora網(wǎng)關(guān)。

參照?qǐng)D3，固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1（即監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽）包括煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13、煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15、煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u12和煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊u11。煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u12與rfid閱讀器通信層的rfid標(biāo)簽天線相連。煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元和與煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元相連的rfid標(biāo)簽天線可集成在一起，共同構(gòu)成煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元。煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u12通過i²c與煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13雙向連接。煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15均通過i²c與煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13雙向連接。

煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊u11用于給整個(gè)固體煤灰監(jiān)測(cè)單元u1（即監(jiān)測(cè)固體煤灰的rfid傳感標(biāo)簽）供電。煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13、煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15和煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與煤灰監(jiān)測(cè)電源模塊u11連接。

煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15分別用于感知固體煤灰的溫度和濕度。煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13通過i²c對(duì)煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15進(jìn)行配置，并接受來自煤灰監(jiān)測(cè)溫度傳感器u14、煤灰監(jiān)測(cè)濕度傳感器u15的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包。從煤灰監(jiān)測(cè)mcu控制單元u13傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)煤灰監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u12緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。rfid標(biāo)簽天線向rfid閱讀器天線發(fā)送監(jiān)測(cè)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并按照rfid通信協(xié)議接收rfid閱讀器天線反饋回?cái)?shù)據(jù)。

參照?qǐng)D4，排放液體監(jiān)測(cè)單元u2（即監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽）包括液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23、液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24、金屬離子傳感器u25、ph值傳感器u26、液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22和液體監(jiān)測(cè)電源模塊u21。液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22亦與rfid閱讀器通信層的rfid標(biāo)簽天線相連。液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22和與液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22相連的rfid標(biāo)簽天線可集成在一起，共同構(gòu)成液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元。液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22通過i²c與液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23雙向連接。液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24、金屬離子傳感器u25、ph值傳感器u26分別通過不同的防水傳輸線與液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23雙向連接。

液體監(jiān)測(cè)電源模塊u21用于給整個(gè)排放液體監(jiān)測(cè)單元u2（即監(jiān)測(cè)排放液體的rfid傳感標(biāo)簽）供電。液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23、液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24、金屬離子傳感器u25、ph值傳感器u26和液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與液體監(jiān)測(cè)電源模塊u21連接。

液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24用于監(jiān)測(cè)火力發(fā)電廠排放液體的溫度，金屬離子傳感器u25用于感知火力發(fā)電廠排放液體的金屬離子含量，ph值傳感器u26用于感知火力發(fā)電廠排放液體的ph值。液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23通過i²c對(duì)液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24、金屬離子傳感器u25、ph值傳感器u26進(jìn)行配置，并接受來自液體監(jiān)測(cè)溫度傳感器u24、金屬離子傳感器u25、ph值傳感器u26的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，并將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包。從液體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u23傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)液體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u22緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。rfid標(biāo)簽天線向rfid閱讀器天線發(fā)送監(jiān)測(cè)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并按照rfid通信協(xié)議接收rfid閱讀器天線反饋回?cái)?shù)據(jù)。

參照?qǐng)D5，排放氣體監(jiān)測(cè)單元u3（即監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽）包括氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33、二氧化硫傳感器u34、氧化氮傳感器u35、一氧化碳傳感器u36、粉塵傳感器u37、氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32和氣體監(jiān)測(cè)電源模塊u31。氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32亦與rfid閱讀器通信層的rfid標(biāo)簽天線相連。氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32和與氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32相連的rfid標(biāo)簽天線可集成在一起，共同構(gòu)成氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元。氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32通過i²c與氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33雙向連接。二氧化硫傳感器u34、氧化氮傳感器u35、一氧化碳傳感器u36、粉塵傳感器u37分別通過不同的i²c與氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33雙向連接。氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33、二氧化硫傳感器u34、氧化氮傳感器u35、一氧化碳傳感器u36、粉塵傳感器u37和氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與氣體監(jiān)測(cè)電源模塊u31連接。

氣體監(jiān)測(cè)電源模塊u31用于給整個(gè)排放氣體監(jiān)測(cè)單元u3（即監(jiān)測(cè)排放氣體的rfid傳感標(biāo)簽）供電。二氧化硫傳感器u34用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的二氧化硫濃度，氧化氮傳感器u35用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的氧化氮濃度，一氧化碳傳感器u36用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的一氧化碳濃度，粉塵傳感器u37用于感知火力發(fā)電廠排放氣體的粉塵濃度。氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33通過i²c對(duì)二氧化硫傳感器u34、氧化氮傳感器u35、一氧化碳傳感器u36、粉塵傳感器u37進(jìn)行配置，并接受來自二氧化硫傳感器u34、氧化氮傳感器u35、一氧化碳傳感器u36、粉塵傳感器u37的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包。從氣體監(jiān)測(cè)mcu控制單元u33傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)氣體監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u32緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。rfid標(biāo)簽天線向rfid閱讀器天線發(fā)送監(jiān)測(cè)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并按照rfid通信協(xié)議接收rfid閱讀器天線反饋回?cái)?shù)據(jù)。

參照?qǐng)D6，噪聲監(jiān)測(cè)單元u4包括噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43、噪聲傳感器u44、噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42和噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊u41。噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42亦與rfid閱讀器通信層的rfid標(biāo)簽天線相連。噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42和與噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42相連的rfid標(biāo)簽天線可集成在一起，共同構(gòu)成噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元。噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42通過i²c與噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43雙向連接，噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43通過i²c與噪聲傳感器u44雙向連接。噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43、噪聲傳感器u44和噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽單元均與噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊u41連接。

噪聲監(jiān)測(cè)電源模塊u41用于給整個(gè)噪聲監(jiān)測(cè)單元u4供電。噪聲傳感器u44用于感知監(jiān)測(cè)區(qū)域的噪聲值。噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43通過i²c對(duì)噪聲傳感器u44進(jìn)行配置，并接受來自噪聲傳感器u44的監(jiān)測(cè)原始數(shù)據(jù)，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并且按照rfid通信協(xié)議打包。從噪聲監(jiān)測(cè)mcu控制單元u43傳送過來的數(shù)據(jù)包經(jīng)噪聲監(jiān)測(cè)rfid標(biāo)簽存儲(chǔ)單元u42緩存后送到rfid標(biāo)簽天線進(jìn)行發(fā)送。rfid標(biāo)簽天線向rfid閱讀器天線發(fā)送監(jiān)測(cè)的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，并按照rfid通信協(xié)議接收rfid閱讀器天線反饋回?cái)?shù)據(jù)。

本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)均采用無線通信方式，結(jié)合rfid技術(shù)與lora技術(shù)的各自優(yōu)勢(shì)，克服了基于zigbee技術(shù)的監(jiān)測(cè)方式監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不具有定位識(shí)別功能、數(shù)傳模塊傳輸距離短、信息阻塞和時(shí)延等缺點(diǎn)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、低功耗、傳輸距離遠(yuǎn)、無線網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與可識(shí)別環(huán)境監(jiān)測(cè)位置的特點(diǎn)，應(yīng)用前景廣泛。