CN106413058B - 应用于tms疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，传输模块，利用LoRa技术进行数据传输，可保持了低功耗性，又明显提高了通信距离，同时也还具有超强的建筑物穿透能力；此外，LoRa技术具有节点数量多容量大，功耗低(普通干电池可供电十年以上省电模式下仅消耗几十uA的电流)的特点，通过LoRa技术可以完美解决了工厂内阀门泄露检测传输中所遇到各种的问题。

Description

应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块
技术领域
本发明涉及无线传输技术领域，尤其涉及一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块。
背景技术
TMS疏水阀无线检测系统主要部署在空间分布不规则、长度距离较远的工厂车间内，其要求每隔15分钟(缺省值，可自行调节)进行一次数据采集并上传到云端；同时工厂车间内又存在检测设备点众多、后期维护更新困难的问题。
目前常用的无线传输技术有：Wi-Fi、Bluetooth、ZigBee、LoRa(无线低功耗广域网)。
Wi-Fi全称Wireless-Fidelity无线保真，是以太网的一种无线扩展技术。通常工作频率在2.4GHz和5GHz周围频段。当接入大量子节点时，WiFi速率会相应降低，同时也存在传输中安全性不好，稳定性差，功耗略高，组网能力差等缺点。
Bluetooth(蓝牙)技术采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作频率2.4GHz频段。其功耗低相应的通信距离变短，比较适用于短距离的无线通信；同时也存在网络节点少，不适合多点布控的缺点。
ZigBee是一种基于802.15.4物理层协议的技术，世界通用工作频率2.4GHz频段。其抗干扰能力差，容易受到同频段的WiFi、蓝牙的干扰。同时也存在成本高、通信距离近、安全性能差、信息易破解的缺点。
LoRa传输技术，应用较少，还没有较为成熟的，且应用于TMS疏水阀无线检测系统的方案。
鉴于此，有必要根据TMS疏水阀无线检测系统的工作环境及工作需求研发相应的传输模块。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，具有功耗低、传输数据安全性、可靠性较高。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，包括：设置在TMS系统中的若干LoRa节点，以及集成在一块板卡中的LoRa协调器、协调器主控器及以太网网络传输部分；
所述LoRa协调器建立低功耗无线广域网LPWAN后，每一LoRa节点自动加入网络；之后，所述LoRa协调器通过握手协议将相应的LoRa节点唤醒；
LoRa节点唤醒后切换到工作模式，开始采集疏水阀温度与频率信息，然后对采集到的数据进行统一编码后通过LoRa LPWAN网络传送给LoRa协调器；
所述LoRa协调器将数据传输给协调器主控器，由协调器主控器进行数据检验容错判断，并在检验成功后进行数据存储；
所述协调器主控器再将数据传输给以太网网络传输部分，由以太网网络传输部分利用串口转以太网技术，将数据传递给TMS系统缓存服务器或云服务器。
所述LoRa协调器通过握手协议将LoRa节点唤醒包括：
所述LoRa协调器接收到TMS系统缓存服务器的唤醒命令后，通过握手协议将LoRa节点唤醒。
所述协调器主控器在进行数据检验成功后，将检验结果告知LoRa协调器；所述LoRa协调器发送省电报文给LoRa节点，使LoRa节点进入省电模式等待下一次唤醒命令。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用LoRa技术进行数据传输，可保持了低功耗性，又明显提高了通信距离，同时也还具有超强的建筑物穿透能力；此外，LoRa技术具有节点数量多容量大，功耗低(普通干电池可供电十年以上省电模式下仅消耗几十uA的电流)的特点，通过LoRa技术可以完美解决了工厂内阀门泄露检测传输中所遇到各种的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的无线电低功耗传输模块的工作示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块；该无线电低功耗传输模块(可以简称TT模块，全称Trap Transfer)；其利用LoRa无线技术组成专用传输网络，将检测结果数据传送到云端服务器。
在TMS疏水阀无线检测系统中，利用LoRa节点做为系统的感知层，与疏水阀进行无缝连接，检测疏水阀的温度、频率数据；再通过LoRa无线技术组成专用传输网络传送给TM云端管理平台的应用层，实现从感知获取到网络传输再到应用管理的一整条完整的数据链路。其中，TT模块在整个TMS疏水阀无线检测系统起到了关键性的作用。它就像传输信息的“神经”，架设了一条感知层和应用层之间数据传输的桥梁。
TT模块主要通过有线和无线技术的结合，实现传感器采集信息数据的传送，是感知层数据的存储、查询、分析、挖掘、理解的系统性行为实现的基础。云平台也是基于传输模块为广域海量的节点感知数据进行存储和计算，给物赋予了人工智能，因而传输层TT模块对于TMS疏水阀无线检测系统意义重大，是物联网应用的基础。
如图1所示，所述应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，主要包括：设置在TMS系统中的若干LoRa节点(图1中的A)，以及集成在一块板卡中的LoRa协调器(图1中的B)、协调器主控器(图1中的C)及以太网网络传输部分(图1中的D)；
所述LoRa协调器建立低功耗无线广域网LPWAN后，每一LoRa节点自动加入网络；之后，所述LoRa协调器通过握手协议将相应的LoRa节点唤醒；具体来说：所述LoRa协调器接收到TMS系统缓存服务器的唤醒命令后，通过握手协议将LoRa节点唤醒。
LoRa节点唤醒后切换到工作模式，开始采集疏水阀温度与频率信息，然后对采集到的数据进行统一编码后通过LoRa LPWAN网络传送给LoRa协调器。
所述LoRa协调器将数据传输给协调器主控器，由协调器主控器进行数据检验容错判断，并在检验成功后进行数据存储；此外，所述协调器主控器在进行数据检验成功后，将检验结果告知LoRa协调器；所述LoRa协调器发送省电报文给LoRa节点，使LoRa节点进入省电模式等待下一次唤醒命令。
所述协调器主控器再将数据传输给以太网网络传输部分，由以太网网络传输部分利用串口转以太网技术，将数据传递给TMS系统缓存服务器或云服务器(图1中的E)。
图1所示的，板卡型号为TMSTPSSL433T，该板卡是遵守MIT协议定制MicroPython的控制板。TMSTPSSL433T可构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。例如工厂疏水阀监测系统、流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
该无线电低功耗传输模块各个部分的参数如表1所示：
表1参数列表
TMS疏水阀无线检测系统主要部署在空间分布不规则、长度距离较远的工厂车间内，每隔15分钟(缺省值，可自行调节)进行一次数据采集并上传到云端，因此LoRa小数据、长距离的特点正好适用；同时工厂车间内又存在检测设备点众多、后期维护更新困难的问题，正好LoRa又有节点数量多容量大，功耗低(普通干电池可供电十年以上省电模式下仅消耗几十uA的电流)的特点。所以选择LoRa的原因就在于它的各项特点正好完美解决了工厂内阀门泄露检测传输中所遇到各种的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，其特征在于，包括：设置在TMS系统中的若干LoRa节点，以及集成在一块板卡中的LoRa协调器、协调器主控器及以太网网络传输部分；利用LoRa节点做为TMS疏水阀无线检测系统的感知层，与疏水阀进行无缝连接，检测疏水阀的温度与频率信息；
所述LoRa协调器建立低功耗无线广域网LPWAN后，每一LoRa节点自动加入网络；之后，所述LoRa协调器通过握手协议将相应的LoRa节点唤醒；
LoRa节点唤醒后切换到工作模式，开始采集疏水阀温度与频率信息，然后对采集到的数据进行统一编码后通过LoRa LPWAN网络传送给LoRa协调器；
所述LoRa协调器将数据传输给协调器主控器，由协调器主控器进行数据检验容错判断，并在检验成功后进行数据存储，还将检验结果告知LoRa协调器，所述LoRa协调器发送省电报文给LoRa节点，使LoRa节点进入省电模式等待下一次唤醒命令；
所述协调器主控器再将数据传输给以太网网络传输部分，由以太网网络传输部分利用串口转以太网技术，将数据传递给TMS系统缓存服务器或云服务器。
2.根据权利要求1所述的一种应用于TMS疏水阀无线检测系统的无线电低功耗传输模块，其特征在于，所述LoRa协调器通过握手协议将LoRa节点唤醒包括：
所述LoRa协调器接收到TMS系统缓存服务器的唤醒命令后，通过握手协议将LoRa节点唤醒。
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