基于LoRa通信与传感技术的储粮温度变频通风测控系统

来源：中国农机化学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：甄彤, 李雄飞, 吕宗旺, 孙福艳,

单位：（1. 河南工业大学信息科学与工程学院，郑州市，450001；2. 粮食信息处理与控制教育部重点实验室，郑州市，450001）

摘要：针对现有储粮温度测控系统传输距离短、灵活性不足，以及传统机械通风效率低、功耗高等问题，提出一种结合LoRa（Long Range）扩频通信与传感网络的储粮通风系统。系统采用分布式架构设计，由从站监测部分与主站核心控制部分构成。从站集成DS18B20数字温度传感器网络，基于单总线拓扑（1—Wire）、二叉树遍历算法与CRC—8—MAXIM校验实现储粮过程中多节点温度数据采集；系统在传统通风控制中引入风机变频控制技术，主站通过Modbus RTU协议调控变频器（Variable‑frequency Drive，VFD）频率，驱动三相离心风机动态调速；结合RS232通信接口调控控制面板，主站基于FreeRTOS实时操作系统，实现多任务协同处理，满足系统控制的实时性与稳定性。主从站通过LoRa扩频技术（470 MHz 频段、22 dBm发射功率、扩频因子SF=12）保障远距离无线通信可靠性，实现复杂粮仓环境的有效覆盖。试验表明，采集温度数据平均偏差率为0.13%，最大偏差≤±0.5 ℃，符合国家粮油储藏行业标准；LoRa通信在空旷与模拟粮仓环境下1 km内通信成功率分别达94.2%、86%以上，显著优于传统无线通信技术；系统变频通风控制策略能够根据不同的粮情动态调控风机功率（通风响应时间≤5 s），相比于恒定电源频率控制风机方法通风效果提高，节能降耗。

关键词：LoRa扩频技术,储粮系统,变频通风控制,传感网络,远距离无线通信

基金资助：国家重点研发计划（2022YFD2100202）