System IoT z przekształtnikami częstotliwości wielkości fizycznych na FPGA

Artykuł przedstawia system IoT, który zapewnia wydajne gromadzenie, przetwarzanie i transmisję pomiarów z wielokanałowych systemów radiotechnicznych opartych na FPGA. Opracowany system jest przeznaczony do stosowania w odległych i trudno dostępnych lokalizacjach, gdzie kluczowe znaczenie mają precyzja, niezawodność i efektywność energetyczna. Implementacja integruje moduł LilyGo LoRa32, który obsługuje nowoczesne protokoły komunikacji bezprzewodowej, takie jak LoRa, WiFi i Bluetooth. Podstawą transmisji danych jest kompaktowy format CBOR, który minimalizuje objętość przesyłanych danych i opóźnienia. System zawiera koncentrator LoRa zdolny do odbierania danych z wielu urządzeń zbierających, konsolidowania ich w scentralizowanym punkcie i przesyłania do serwera za pośrednictwem połączenia WiFi. Po stronie serwera opracowano interfejs API REST oparty na frameworku FastAPI, umożliwiający odbiór danych w formacie CBOR, przetwarzanie ich i przechowywanie w bazie danych SQLite. Zastosowanie protokołu HTTPS zapewnia bezpieczeństwo przesyłanych danych, w tym poufność, autentyczność i integralność. Serwer zapewnia również klientom dostęp do danych poprzez wiele interfejsów API, ułatwiając integrację z innymi systemami. Oddzielnie opracowano aplikację mobilną przy użyciu Kotlin i Android Studio, zapewniającą wygodny dostęp do zebranych pomiarów. Aplikacja obsługuje dynamiczne aktualizacje danych w czasie rzeczywistym, umożliwiając użytkownikom monitorowanie stanu połączenia, wybór hubów i urządzeń zbierających dane, a także analizę i wizualizację otrzymanych wyników. Opracowany system IoT charakteryzuje się wysoką wydajnością i wszechstronnością, dzięki czemu nadaje się do szerokiego zakresu zastosowań, w tym automatyki przemysłowej, monitorowania środowiska, rolnictwa i innych scenariuszy IoT. Dalszy rozwój tego systemu obejmuje ulepszenie algorytmów przetwarzania danych, zwiększenie przepustowości koncentratora oraz rozszerzenie funkcjonalności monitorowania w czasie rzeczywistym. Otwiera to drogę do tworzenia innowacyjnych rozwiązań IoT, które są w stanie sprostać wymaganiom nowoczesnych technologii w różnych dziedzinach.