智能Lora网关-OpenAI家庭中枢

（如果有问题或是建议的朋友可以加一下群一起探讨，人多的话后期会整理源码发出来:1055423382）

智能 LoRa 网关项目

本项目是一个 遵循星形拓扑结构的智能 LoRa 网关系统，旨在实现用非LoraWAN模块软件实现Lora网关的功能。

1、硬件架构

本项目采用 STM32 + ESP32 的双主控结构（仅网关节点需要 ESP32 部分），各模块功能如下：

STM32（核心控制器）：

• 驱动 LoRa 模块（RA-01SC），实现子节点间的无线通信
• 控制 OLED 显示（基于 U8g2 图形库）
• 通过 Flash 芯片（W25Q64）存储历史数据
• 作为子节点时接入各类传感器（如温湿度、光敏等）

ESP32（智能处理模块，仅网关节点使用）：

• 与 STM32 通信，获取各 LoRa 子节点的数据
• 连接 Wi-Fi，接入ChatAnawhere访问大模型 API 进行智能分析
• 支持用户个性化 Prompt，实现差异化智能建议
• 接入HomeAssistant，实现智能家居（也可接入其他物联网平台）
• 支持用户自定义分析规则与策略（Prompt + 模型）

若需低功耗运行，子节点可不接 ESP32 与 Flash 电路，仅保留 STM32 和 LoRa 部分。

2、软件架构

该项目的侧重点在于使用Lora模块，通过C语言编写代码，实现自组网，子节点的上线/下线自动管理，60s内子节点未发送数据自动下线，并且新的子节点上电即上线，网关节点自动接入，并显示在主页的子节点列表内。可以通过对程序的设定来设置主节点/子节点，以及其对应的节点名称和节点地址。

对于每个节点创建一个LoraNetGate类型的结构体变量，存储对应的信息，该方式的好处在于子节点和网关节点可以共用一套代码，并且子节点和网关节点可以通过代码的运行来进行切换（远程节点配置），缺点在于占用的内存空间比单独作为网关节点/子节点要大，这个劣势可以后续通过进一步的优化代码来减小。

网关节点拥有一个GateList结构体变量，该变量存储各个子节点的数据，例如类型、地址、名称，该结构体变量下又存在一个Sensor结构体变量，用于存储子节点的传感器数据。

3、该项目的难点：

1. Lora天线设计，这方面我没有合适的仪器，所以没有做阻抗匹配，导致Lora通信距离上有所欠缺，后期会进行优化。
2. Lora信道占用问题，在子节点变多的情况下，Lora信道占用时间较长，导致主节点无法有效获取最新发送数据的子节点的数据，虽然子节点的代码内部加入了信道占用判断，但是由于测试时各个节点公用一个信道，并且数据收发的间隔时间较短，导致当子节点过多时，网关节点无法较为及时的接收到每个子节点的信息（经测试，当子节点大于三个时，接收就会漏数据），可以通过子节点差时发送、增大数据上报间隔时间来解决。

4、项目ToDo

• 设计项目整体架构
• 完成STM32-Lora网关功能开发
• 实现 ESP32 与服务器的数据交互
• 集成大模型 API 进行智能分析
• 优化 OLED 显示界面
• 添加低功耗模式支持
• 撰写完整的项目文档
• 提供Web端远程节点配置
• 提供ESP32自动固件更新
• 结合MCP边缘服务器，实现本地控制与自动响应

项目功能

1. 智能网关核心功能

• 采用 STM32 作为主控制器，ESP32 作为从控制器，协同管理家庭设备和数据传输。
• 通过 LoRa 无线通信 实现家庭内部设备间的长距离、低功耗通信。
• 通过 WiFi 连接云平台，获取天气、位置信息等外部数据。

2. 传感器数据采集与分析

• 集成 温湿度传感器、光照传感器 等，实时监测家庭环境参数。
• 结合 历史数据与天气信息，使用W25Q128存储历史数据，通过AI分析家庭环境变化趋势。
• 采用 OpenAI 接口 进行智能分析，提供个性化家庭环境优化建议。

3. 智能决策与个性化推荐

• 环境调节建议：根据温湿度、天气情况，提醒用户调节空调、加湿器等设备。
• 穿衣推荐：基于实时天气和室内环境，提供合理的穿衣建议。
• 节能优化：智能调节照明、空调等设备，优化能源使用，提高家居节能效果。

4. LoRa 与 WiFi 数据管理

• 设备互联互通：网关作为家庭智能设备的中心枢纽，支持多个设备间的数据共享与协同控制。

5. 手机 App 远程管理

• 实时数据查看：用户可通过 App 远程监测家庭环境参数。
• 设备状态管理：支持远程控制家电设备的开关、模式调节等操作。
• 历史数据分析：支持查询传感器数据变化趋势，提供可视化分析报告。

如何复刻

1. 外壳

附件中下载底座和盖子的STL文件，使用嘉立创免费3D打印，领好券后，将模型上传，材料根据自己的需求选择即可。

2. PCB打板

下载附件中的智能Lora网关_2025-06-27.zip文件，打开嘉立创下单助手

登录领取每月两张的免费打板券后，上传下载好的GerBer文件，选择好对应的参数免费打板即可。

3. 元器件购买

板子上的所有元器件可以在工程介绍的下方BOM表里找到，想要直接下单的可以按照下方操作

有些元器件在商城里卖的比较贵，可以按照同等型号在某宝进行购买，图中所示价格为一套的价格，但是商城中的器件有起购标准，一般情况下按照5套的元器件下单再均分是比较划算的方式。

4. HomeAssistant配置、服务器部署

敬请期待...

小白一枚，希望大佬们评论指正...