一、项目简介

本方案面向工业设备监测、智慧农业、环境监测及远程数据采集等应用场景，设计基于STM32低功耗微控制器的无线传感终端。

设备集成传感器数据采集、低功耗电源管理、LoRa或NB-IoT无线通信等功能，实现分散设备和传感器数据的远程监测、异常告警及集中管理。

针对不同应用环境，提供LoRa无线组网和NB-IoT蜂窝直连两种技术方案，可根据通信距离、节点规模、网络覆盖及供电条件灵活选型。

二、核心功能

1. 多类型传感器采集

• 支持温湿度、液位、光照、电压、电流等数据采集。

• 支持GPIO、ADC、I²C、SPI、UART等接口扩展。

• 可对接RS485/Modbus RTU工业传感器。

• 支持定时采样、数据滤波与异常阈值检测。

2. LoRa / NB-IoT无线通信

• LoRa模式：适用于园区、农场、工厂等区域内多节点集中组网。

• NB-IoT模式：利用运营商网络实现分散设备的数据远程上报。

• 支持设备编号、数据封装、通信校验及异常重传。

• 支持设备状态、电池电量及传感器数据上传。

3. 超低功耗管理

• MCU低功耗休眠及RTC定时唤醒。

• 传感器电源分时控制，减少待机消耗。

• 无线模块按需启动、数据发送后进入低功耗状态。

• 支持采集周期、上报间隔及异常唤醒策略配置。

• 可采用一次锂电池或其他符合使用环境的供电方案。

4. 设备远程监测

• 设备在线状态及通信状态管理。

• 传感器数据远程查看。

• 电池低电量与异常状态告警。

• 设备参数配置及历史记录管理。

• 支持与客户现有服务器、Web平台或微信小程序对接。

三、硬件设计方案

1. 主控及无线通信

LoRa方案可采用STM32WL系列无线MCU，或STM32低功耗MCU配合SX1262射频芯片，实现低功耗数据采集与区域无线通信。

NB-IoT方案可采用STM32L0系列MCU配合移远BC660K-GL等NB-IoT模组，通过UART实现蜂窝网络通信及数据上报。

两种方案分别设计，根据客户实际需求选择，避免不必要的硬件成本。

2. 外围硬件模块

• 电池输入及低静态电流电源管理电路。

• 温湿度、液位等传感器接口电路。

• LoRa射频匹配、天线接口及必要的射频保护。

• NB-IoT通信模组、SIM接口及供电电路。

• 电池电压检测与低电量保护。

• 调试、固件烧录及必要的设备状态指示接口。

可根据安装环境定制PCB尺寸、连接器、防水外壳及天线结构。

四、系统通信架构

方案A：LoRa区域集中组网

传感器节点 → LoRa无线通信 → LoRa网关 → 以太网/4G → 云服务器 → Web/小程序

适用于一定区域内存在多个采集节点的场景，通过统一网关完成数据汇聚，减少每个节点单独接入蜂窝网络的需求。

可根据项目规模选用LoRaWAN或定制LoRa通信协议。

方案B：NB-IoT蜂窝网络直连

传感器节点 → NB-IoT运营商网络 → 业务服务器 → Web/小程序

适用于节点分散、现场不方便部署LoRa网关且具备NB-IoT网络覆盖的应用。

具体频段、运营商接入及通信协议需根据部署区域确认。

五、嵌入式软件开发

基于STM32 HAL/LL或其他适用的底层驱动框架，采用模块化设计，实现以下功能：

• 传感器驱动与数据采集。

• MCU低功耗模式管理。

• RTC定时唤醒与任务调度。

• LoRa无线收发及协议处理。

• NB-IoT模组AT指令控制。

• 数据打包、校验及异常重传。

• 参数存储、设备状态管理与故障恢复。

• 云平台通信接口及设备联调。

重点优化无线通信时长、传感器采样周期与系统待机功耗，提高电池供电设备的使用周期。

六、典型应用场景

智慧农业： 土壤温湿度监测、温室环境数据采集、灌溉设备状态监测。

工业设备： 温度监测、设备开关状态检测、远程仪表数据采集。

智慧水务： 水位、水箱液位、水压及分散设施状态监测。

园区管理： 环境监测、设备状态上报、低功耗无线传感网络。

户外设施： 分散设备的运行状态采集、电池监测和异常事件上报。

七、技术特点

• 低功耗设计： 从硬件供电、传感器控制到软件休眠策略进行整体优化。

• 灵活组网： 支持LoRa局域无线组网或NB-IoT运营商网络直连。

• 接口可扩展： 根据需求适配不同类型传感器及通信设备。

• 模块化软件： 便于功能扩展、设备维护及后续产品升级。

• 软硬件协同： 提供从原理图、PCB设计到固件开发及系统联调的定制服务。

通信距离、节点容量、续航时间和数据上报延迟等性能指标，需根据实际部署环境、通信参数、电池容量及采样周期测试确定。

八、可提供的开发服务及交付内容

硬件开发： 主控与无线模组选型、原理图设计、PCB Layout、BOM、Gerber及打样资料。

嵌入式软件： STM32驱动、传感器采集、LoRa/NB-IoT通信、低功耗管理及设备控制固件。

系统集成： LoRa网关适配、通信协议设计、数据接口开发、现有云平台及小程序对接。

调试验证： 样板调试、射频及通信测试、工作电流与待机功耗测试、系统稳定性验证。

量产支持： 固件烧录方案、硬件优化、测试指导及技术文档。

具体开发范围与交付内容根据项目需求确认。