CN106455134A - LoRaWAN自组网设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LoRaWAN自组网设备，该自组网设备包括主控单元MCU、GPRS通讯单元、GPRS天线、红外扫描器、输入模块和输出模块，其中，GPRS通讯单元、红外扫描器、输入模块、输出模块均连接主控单元MCU，GPRS天线连接GPRS通讯单元。本发明可实现LoRaWAN的自组网，可保证设备的组网成功和组网设备的数据安全性。

Description

LoRaWAN自组网设备

技术领域

本发明属于网络通信技术领域，尤其涉及一种LoRaWAN自组网设备。

背景技术

LoRaWAN是基于LoRa实现的低功耗产品组网技术，它规定一整套完整的通讯协议和系统架构，从而使LoRa长距离链路成为可能，并且可以实现LoRa终端产品网络化管理和数据采集。LoRa产品，比之前利用GPRS的2G、3G和4G模块，成本更低廉、功耗更低，所以替代GPRS网络设备成为可能。

目前LoRaWAN组网方式，基本上依靠PC后台对网络操作，比如创建网络、网关管理、应用管理以及终端节点管理。此种方式不能现场组网，所有的信息必须先记录下来，然后再录入网络，在实际现场施工过程中极为繁琐。另外还增加了数据的不安全性，例如施工人员漏记录，或者数据记录错误，又或者数据丢失，报损设备替换数据更新等等因素，都可能导致最后录入的数据和实际安装设备的信息对应不上，造成组网失败。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种可实现现场组网的LoRaWAN自组网设备。

为解决上述技术问题，本发明提供的LoRaWAN自组网设备，包括主控单元MCU、GPRS通讯单元、GPRS天线、红外扫描器、输入模块和输出模块，其中，GPRS通讯单元、红外扫描器、输入模块、输出模块均连接主控单元MCU，GPRS天线连接GPRS通讯单元。

进一步的，GPRS通讯单元可采用2G通讯模块、3G通讯模块或4G通讯模块。

进一步的，输入模块为键盘输入模块。

进一步的，输出模块为显示模块。

进一步的，主控单元MCU采用带MCU的主板，输出模块连接主板的FPC接口，红外扫描器连接主板的FPC接口。

进一步的，GPRS通讯单元和GPRS天线直接焊接于主板上。

进一步的，键盘输入模块通过GPIO高低电平变化实现信号输入。

进一步的，上述LoRaWAN自组网设备还包括电源模块，电源模块用来给LoRaWAN自组网设备供电。所述的电源模块可以采用输出电压可调的电源模块。

本发明还提供了一种采用上述LoRaWAN自组网设备的LoRaWAN自组网方法，包括：

LoRaWAN自组网设备连接终端产品；

采用输入模块输入终端产品的DevAddr或采用红外扫描器扫描终端产品的DevAddr；

主控单元MCU通过GPRS通讯单元和GPRS天线连接互联网，从存储于服务器后台的终端产品出厂信息数据库和终端产品组网信息数据库中获取终端产品的出厂信息和组网信息；

根据终端产品的出厂信息和组网信息进行自组网。

本发明解决了LoRaWAN不能现场组网的问题，利用GPRS网络，将服务器上的网络架构信息显示在LoRaWAN自组网设备上，并和后台同步。施工现场组网过程中，可创建新网络，并且通过红外扫描将网关和终端产品添加到网络，并且把数据传入后台服务器，达到自组网的目的。另外可对已组网设备进行维护，比如更换报损设备，扩充网络等等。

和现有技术相比，本发明具有如下有点和有益效果：

(1)方便施工人员快捷查询终端产品信息，了解终端产品的工作状况。

(2)方便施工人员对终端产品进行数据更新操作，以及设备测试维护。

(3)方便施工人员在安装设备过程中，实时组网设备，保证设备组网成功和组网设备数据安全性。

(4)方便施工人员维护已组网设备，随时更新和修改报损设备信息。

附图说明

图1为本发明LoRaWAN自组网设备的结构示意图；

图2为本发明的应用示意图；

图3为本发明LoRaWAN自组网设备的功能示意图。

具体实施方式

本文中，所述的终端产品指LoRa终端设备，如：LoRa表具、LoRa感应报警设备等。所述的便携设备指本发明LoRaWAN自组网设备，也可称为自组网掌机。所述的网关指LoRaWAN组网网关。所述的后台统指数据后台和业务后台。所述的标准AT指令指本发明LoRaWAN自组网设备和终端模块进行交互的标准数据协议格式。

本发明LoRaWAN自组网设备，包括主控单元MCU、GPRS通讯单元、GPRS天线、红外扫描器、输入模块和输出模块，其中，GPRS通讯单元、红外扫描器、输入模块、输出模块均连接主控单元MCU，GPRS天线连接GPRS通讯单元。

本具体实施中，GPRS通讯单元可采用2G通讯模块、3G通讯模块或4G通讯模块。输入模块为键盘输入模块。输出模块为显示模块。主控单元MCU采用带MCU的主板，显示模块的SPI接口连接主板的FPC接口，红外扫描器的I2C接口连接主板的FPC接口。GPRS通讯单元和GPRS天线直接焊接于主板上。键盘输入模块通过GPIO高低电平变化实现信号输入。

见图3，本发明LoRaWAN自组网设备主要具有如三大功能：

(1)终端模块对接功能

此功能主要用于现场读取终端产品信息，并可测试终端产品是否工作正常。测试终端产品是否工作正常具体为：将LoRaWAN自组网设备的RX和TX接口分别连接终端产品的RX和TX接口，通过输入模块输入标准AT指令，标准AT指令发送至终端产品。终端产品解析接收到的标准AT指令，将解析结果反馈至LoRaWAN自组网设备。用户通过反馈结果判断终端产品是否工作正常。若用户无法接收终端产品的反馈结果或接收的反馈结果错误，即判断终端产品工作异常。

采用红外扫描器扫描终端产品标签上的条形码或二维码，获取终端产品的出厂信息，并于显示模块上显示。所述的终端产品的出厂信息包括终端产品的秘钥、工作频点、输出功率、串口信息以及版本号等。

如需修改终端产品的出厂信息，可在终端产品通电后，将LoRaWAN自组网设备顶部的TX和RX分别连接终端产品的TX和RX，设置串口波特率和终端产品保持一致。然后，通过标准AT指令读取或修改终端产品的相关信息，并可测试发送数据到服务器后台。

本功能的具体实现流程如下：

启动红外扫描器，红外扫描器扫描终端产品标签上的DevAddr，或者通过输入模块输入终端产品的DevAddr，显示模块上显示DevAddr。主控单元MCU根据DevAddr，采用GPRS通讯单元连接数据库，见图2，所述的数据库存储于服务器后台，包括终端产品出厂信息数据库、终端产品组网信息数据库和终端终端产品计费数据库等，从数据库查询该终端产品的出厂信息，查询到的出厂信息通过GPRS通讯单元返回至主控单元MCU。

(2)自组网功能

本发明通过GPRS通讯单元连接互联网，访问服务器后台。不同的操作权限操作不同的业务。普通用户可通过LoRaWAN自组网设备查询数据库中录入的终端产品或网关的出厂信息以及LoRaWAN自组网设备的组网信息。若LoRaWAN自组网设备已被组网，则现场进行删除或更改。若LoRaWAN自组网设备还未入网，则可现场进行组网添加。管理员除拥有普通用户权限外，还可创建新网络，或对已有网络进行操作。管理员对LoRaWAN自组网设备和其所负责网络拥有最高权限。采用LoRaWAN自组网设备在施工现场进行的自组网操作，并同步更新到服务器后台，保证数据的同步性。

本功能的具体实现流程如下：

若需要查看终端产品的组网信息，通过输入模块输入该终端产品的DevAddr或通过红外扫描器扫描终端产品标签上的DevAddr，主控单元MCU通过GPRS通讯单元连接数据库，在数据库中查询该终端产品的组网信息。根据终端产品的组网信息即可进行自组网。

若需要删除已组网的终端产品，通过输入模块输入该终端产品的DevAddr或通过红外扫描器扫描终端产品标签上的DevAddr，主控单元MCU通过GPRS通讯单元连接数据库，并在数据库中删除该终端产品。

若需要添加终端产品，通过输入模块输入该终端产品的DevAddr或通过红外扫描器扫描终端产品标签上的DevAddr，主控单元MCU通过GPRS通讯单元连接数据库，将该终端产品出厂信息添加至数据库中。

(3)对外供电功能

此功能主要用于解决户外施工过程中终端产品的供电异常，需要对终端产品进行现场测试的问题。本具体实施中，LoRaWAN自组网设备采用12V锂电池供电，可通过锂电池对外直流供电，供电范围2.5V～12V。通过输入模块设置对外输出的电压，具体为：通过输入模块输入需要的电压数，电压数转化为数字信号发送至电源管理芯片或电压转换器件，电源管理芯片或电压转换器件调节锂电池的输入电压。

Claims (9)

1.一种LoRaWAN自组网设备，其特征是：

包括主控单元MCU、GPRS通讯单元、GPRS天线、红外扫描器、输入模块和输出模块，其中，GPRS通讯单元、红外扫描器、输入模块、输出模块均连接主控单元MCU，GPRS天线连接GPRS通讯单元。

2.如权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

所述的GPRS通讯单元为2G通讯模块、3G通讯模块或4G通讯模块。

3.如权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

所述的输入模块为键盘输入模块。

4.如权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

所述的输出模块为显示模块。

5.如权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

所述的主控单元MCU为带MCU的主板，输出模块连接主板的FPC接口，红外扫描器连接主板的FPC接口。

6.如权利要求5所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

GPRS通讯单元和GPRS天线焊接于所述的主板上。

7.如权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

还包括电源模块，电源模块用来给LoRaWAN自组网设备供电。

8.如权利要求7所述的LoRaWAN自组网设备，其特征是：

所述的电源模块为输出电压可调的电源模块。

9.一种LoRaWAN自组网方法，其特征是：

采用权利要求1所述的LoRaWAN自组网设备实现，包括：

LoRaWAN自组网设备连接终端产品；

采用输入模块输入终端产品的DevAddr或采用红外扫描器扫描终端产品的DevAddr；

主控单元MCU通过GPRS通讯单元和GPRS天线连接互联网，从存储于服务器后台的终端产品出厂信息数据库和终端产品组网信息数据库中获取终端产品的出厂信息和组网信息；

根据终端产品的出厂信息和组网信息进行自组网。