【报名阶段需要填写的内容】

1. 参赛者姓名（必填项）：刘杰

2. 单位或学校名称（选填项）：阿杰工作室

3. 当前职务或职称（选填项）：工程师

4. 参赛作品的名字（必填项）：基于GPRS与LoRa的采集与控制系统

5. 简要陈述您的idea和作品（必填项）：通过LoRa组建本地局域网，进行数据采集与下发控制；通过GPRS连接服务器将本地数据上传至云端或从云端下发至本地；通过手机APP采集与控制；  形成APP+服务器+GPRS模组+LoRa模组+设备的采集与控制系统。    应用：农业灌溉，远程抄表，能源行业等  ； 优势：1、采用LoRa代替传统485总线，省去布线的麻烦，利于安装，降低成本 ； 2、采用GPRS联网，可以保持永久在线，方便使用 ； 3、通过简单的升级，可以升级到NB-loT，3G，4G，WIFI等方式联网，扩展性强；

6. 拟用到的立创商城在售物料（必填项）：基本元器件：电阻，电容，LED，晶体管，晶振等   主控：STC15系列单片机     电源IC：MP1584，MP2451,78L05，HT7333等   驱动类：ULN2003A，MOS管等 

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充（必填项）：LoRa模块，GPRS模块，SP3485，SIM卡座，贴片座子，弹簧天线，吸盘天线，线材等

8. 拟用到的EDA工具软件名称（必填项）：PADS 9.5，OrCAD16.3，Keil 4,立创EDA

【作品正式发表（报名成功后进入设计阶段）需要填写的内容】

一、作品简介

目前市面上的采集与控制系统，局域组网多数为485总线的，或是一台设备配一个无线模块，没有进行局域组网。方式一不利于用在农业领域与抄表领域，布线需要很大的成本，方式二成本很高，也容易造成局域连接数过多，出现掉线问题。基于GPRS与LoRa的采集与控制系统，可以省去布线的麻烦，同时降低成本，可以很好的解决上面两个问题。

本系统利用LoRa技术进行局域组网，代替传统的485总线，省去布线的麻烦，可以应用在农业领域、抄表领域、工业控制领域；利用GPRS连接服务器，将LoRa局域网的数据进行打包发给服务器，同时下发服务器指令到LoRa局域网，进行设备的控制。

因为路由器的成本需要几百元，所以LoRa局域网没有采用路由器与节点的模式，而是模拟485总线，一个主机控制25个从机，主机的成本与从机一样，只需要几十元，大大的降低了成本；

本系统可以通过LoRa连接25个设备，也可以去掉LoRa局域网，直接连接设备，可以上传500个数据，下发120个数据，满足大部分设备的要求；

通过将GPRS模块更换为NB模组、WIIF模组、3/4G模组，可以很方便的调整为基于NB/WIFI/3G/4G与LoRa的采集与控制系统，扩张性很强。

本系统采用信价比超高的STC单片机作为主控，性能稳定，性价比超高，很有市场竞争力。

二、系统构架图

说明：

1、同一个信道，一个LoRa主机可以采集与控制25个LoRa节点；

2、一个中心频率，划分100个信道；

3、一个中心频率，比如433M，可以同时100个主机，2500个LoRa节点进行组网。

4、LoRa主机间隔2s采集LoRa节点数据，循环采集一周为50s；

5、下发控制时，LoRa主机会立马进行下发数据，并有错误重传机制，提高系统的稳定性；

6、全部采用标准接口，与用户设备匹配协议后，即插即用。

系统扩展构架图

说明：

1、LoRa中大规模组网可以进一步解决GPRS连接数过于密集的问题；

2、可以降低流量成本，整个硬件成本；

3、LoRa局域网工作在不同的信道，数据刷新时间等同于小型网络；

4、采用WIFI转3G/4G设备，可以连接32个WIFI节点，800个LoRa节点(32个LoRa局域网络)，实现中规模组网；

5、几套中规模网络同时工作，可以形成大规模组网；

三、硬件部分的描述

  立创EDA:   LoRa节点原理图链接 -> https://lceda.cn/editor#id=b5529d19d5ae4a12ac34c53996eedf10   

 系统原理：

     LoRa局域网系统，代替传统的485总线，完成设备的采集与控制工作；GPRS联网模组完成LoRa局域网系统与服务器的连接；APP用于查看数据与控制设备。

    采集过程：服务器间隔一定时间向GPRS联网模组请求数据，GPRS联网模组间隔一定时间向LoRa主机请求数据，LoRa主机循环采集设备数据，APP从服务器请求数据用于显示。

    采集数据流向：设备->LoRa节点->LoRa主机->GPRS联网模组->服务器->APP

    控制过程：APP下发命令至服务器，服务器将命令发给GPRS联网模组，GPRS联网模组将命发给LoRa主机，LoRa主机将命发给LoRa节点，LoRa节点将命发给设备，设备执行命令。

    控制数据流向：APP->服务器->GPRS联网模组->LoRa主机->LoRa节点->设备。

 部分原理图：

   1、GPRS联网模组电源部分  

1、LoRa节点电源部分

3、LoRa主机接口部分

4、LoRa部分

PCB图片：

1、GPRS联网模组

2、LoRa主机

3、LoRa节点

四、材料清单（BOM列表)

1、电源IC   MP1584       SOP-8    https://item.szlcsc.com/15724.html

2、电源IC   MP2451       SOT23-6  https://item.szlcsc.com/14780.html

3、LDO      HT7333-3     SOT-89   https://item.szlcsc.com/85375.html

4、MCU     STC15W4K32S4  PLCC-32 

5、MCU     STC15W408AS   TSSOP-20

6、485接口  SP3485       SOP-8

7、GPRS模组 SIM800C

8、LoRa模组 Ra-01

五、软件部分的描述（选填）

1、LoRa主机程序流程图

2、LoRa节点程序流程图

六、作品演示

    腾讯视频链接： https://v.qq.com/x/page/f0703pfcy9h.html

七、总结

  本采集与控制系统的难点是LoRa局域组网与GPRS联网稳定性。  

  LoRa局域组网，采用低成本方案，模拟485总线使用的协议，采用半双工通讯，稳定可靠。

  GPRS联网方面，开启永久在线功能，使用吸盘天线，联网稳定性比较好。

  对主办方的建议：

      建微信沟通群，参赛者相互学习，讨论。