陈丽 夏兴隆 卜树坡

摘要：水产养殖环境的实时监测，可以提升水产养殖效率、实现科学养殖。考虑到户外监测节点多、分布距离远、供电不方便等特点，从低功耗电路设计、低功耗器件选择、低功耗算法等方面进行优化设计，使整个系统在电池供电条件下，满足长时间户外使用需求。同时，对一种低功耗广域网（LoRa）无线通信距离进行优化设计，满足大面积养殖场地的应用需求。采用受限应用协议（CoAP）、轻量级的机器到机器（LWM2M）协议将信号上传至OneNET平台。经过测试，该系统休眠功耗为3 μA，工作时的平均功耗为22.68 μA，无线传输距离半径不低于364 m。

关键词：LoRa技术;低功耗;远距离无线通信;水产养殖;云平台;CoAP

我国水环境污染严重，渔业水域环境质量不容乐观，水产养殖环境直接影响水产养殖成效，实时监测水产养殖生态环境可为科学水产养殖提供依据。与传统人工采集相比，传感器网络的搭建对于推进水产养殖智能化、科学化起到了积极作用。目前，已有不少研究者针对各类水环境参数设计了监测系统。部分采用基于Modbus协议的485通信方式，这种模式采用有线通信的方式，更适合在实验室环境下对水质进行分析[1]。考虑到水产养殖场地在户外，存在范围广、不易布线、供电困难等特点，这种场景下更合适使用无线监测系统。姚达雯等采用紫蜂（ZigBee）技术与通用分组无线服务技术（GPRS）相结合的方式设计了适用于戶外的水质监测系统，使用ZigBee进行节点信息采集、汇总，在汇聚节点处采用GPRS将数据上传，实现了多点低功耗实时远程监控[2]。……