《2025 DigiKey AI应用创意挑战赛》基于FRDM-MCXW71的AIOT智慧楼宇动态监测系统

云中飞啊飞

一、项目名称：

       《2025 DigiKey AI应用创意挑战赛》基于FRDM-MCXW71的AIOT智慧楼宇动态监测系统， NXP的FRDM-MCXW71开发板上的TTL接口与Lora通讯模块的TTL接口相对接，MCUXpresso IDE将接口实时获取的数据通过代理的方式传输给Scada软件，Scada软件获取到数据进行解析，并将数据实时呈现出来。

二、项目概述：

在智慧楼宇的低压配电房中、可以将Lora通讯模块与三相计测传感器进行连接，三相计测传感器再连接到被测设备中，即可实时采集被测设备的电流（通过串联或互感器的形式接入）、电压、功率因素、无功电能、有功电能、总耗电量等数据，通过历史记录，可算出楼宇在某个时间段的耗电量；通过温湿度传感器即可实时采集机房的温湿度情况，让设备工作在适宜的温湿度有助于延长使用寿命；通过空气质量传感器可以实时获取楼宇内外的PM2.5、空气有机物、二氧化碳等值是否达标；通过水浸传感器可以监测水泵房、消防栓或污水井等位置是否有水浸的产生，及时报警挽回损失；通过PT100温度传感器可以监测空调主机的冷却水冷冻水等进出水水温是否在合理的范围内；通过开关的监测可以监测各个抽屉柜的启停状态、电容的投切状态等；通过PLC控制模块，可以定制整个楼宇系统在特定的时间关闭空调，启用外围LED展示，灯光的定时控制等。通过传感器的监测与控制，相比传统的人工巡检与操作大大提升了效率。通过运用物联网将人工智能、数字孪生等技术深度融合，实现建筑系统的全面智能化。

传感器使用Lora进行通讯的优点：

1、超远传输距离‌：LoRa技术采用线性调频扩频（CSS）调制，显著提升了接收灵敏度和抗干扰能力，在城市环境中通信距离可达数公里，空旷环境下更可实现数公里至数十公里的传输，远超传统无线方案。‌特别是在某些楼宇的地下室4G网络信号很差的情况下，LoRa传输是比较理想的选择。

2、‌超低功耗与长续航‌：设备大部分时间处于休眠状态，仅在通信时激活，结合异步ALOHA协议，避免了定期网络同步的能耗，电池寿命预期可达5-10年，甚至在水表等应用中实现长达十年的使用寿命。 ‌

3、‌高容量与广覆盖‌：一个LoRa网关可处理数以万计的终端节点，采用星型拓扑，网络架构简单，降低了布网成本，适合大规模设备接入。 ‌

‌4、强抗干扰与高可靠性‌：扩频技术使信号在强干扰环境下仍能保持穿透力和抗多径衰落，配合前向纠错编码（FEC），即使在低信号强度下也能保证数据完整性。 ‌

5、灵活组网与低成本‌：工作在免费频段（如433MHz），无需频谱授权费用，支持私有网络或公共网络部署，设备和网络成本较低，适合对成本敏感的大规模应用。 ‌

实现原理

硬件部分：

接收端：

使用Lora通讯模块上面的TXD、RXD端子分别与FRDM-MCXW71的TXD、RXD端子连接（注意需要交叉连接否则无法获取到数据）另外接上供电端子，注意由于Lora需要将M0和M1与GND进行拨码连接实现地址波特率频率等数据的配置更改，故要焊接上拨码开关。

发射端：

不同位置的传感器通过将485A和485B接线端子接入到自己设计的Lora模块中即可实现各个节点的通讯，如果有多个传感器，可以采用485手拉手的方式进行连接，不同传感器的通讯地址尽量不同，便于区分，当然也可相同（寄存器地址不同即可）。

由于使用透传方式， Lora模块地址、频率信道等参数设置一致，既可以实现远距离的透传传输。

作品实物图：

演示箱中各个传感器采集到的数据，传入Lora通讯模块作为发射端，接收端接收到发射端发射过来的数据实时进行记录并通过代理转发到Scada中，Scada负责将传感器数据进行解析并实时显示出来到平台中，实现数据的远距离传送，安全可靠，效率高！

视频演示：

百度网盘链接

链接: https://pan.baidu.com/s/1ymn5Xb1Up5P2n8hCxPRvXQ?pwd=8ji6