CN108696408A - 基于LoRa的扫码入网方法及其系统 - Google Patents

基于LoRa的扫码入网方法及其系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于LoRa的扫码入网方法及其系统，该方法包括获取LoRa节点信息，并传输至服务器；获取LoRa网关信息，并传输至服务器；根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。本发明通过扫描LoRa节点以及LoRa网关上携带的二维码信息，获取对应的LoRa节点信息以及LoRa网关信息，由服务器进行LoRa节点以及LoRa网关的配置，形成广域网，实现便捷入网，建立低功耗、长距离通信的物联网通信的广域网。

Description

基于LoRa的扫码入网方法及其系统
技术领域
本发明涉及物联网通信系统，更具体地说是指基于LoRa的扫码入网方法及其系统。
背景技术
在进行物联网通信时，能够低功耗以及长距离进行通信是十分重要和必要的条件，传统的物联网通信的数据传输方式包括有线传输方式、近距离无线传输方式、传统互联网方式和移动空中网方式。对于有线传输方式主要有电线载波或载频、同轴线、开关量信号线、RS232串口、RS485、USB，设备之间用物理线直接相连，使用不是很方便，局限性较大。对于近距离无线传输方式主要有无线RF433/315M、蓝牙、Zigbee、Z-ware、IPv6/6Lowpan，设备之间用无线信号传输信息，但是传输距离存在限制，无法远距离通信。对于传统互联网方式主要有WiFi和以太网，是由一些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的网络，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络，需要接入主干网络，设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高。对于移动空中网方式主要有GPRS、3G/4G，移动终端直接接入到互联网，需要接入主干网络，但是设备之间不能直接通信，进行通信的功耗较高，并且流量产生费用。
因此，有必要设计一种基于LoRa的扫码入网方法，实现便捷入网，建立低功耗、长距离通信的物联网通信的广域网。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供基于LoRa的扫码入网方法及其系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：基于LoRa的扫码入网方法，所述方法包括：
获取LoRa节点信息，并传输至服务器；
获取LoRa网关信息，并传输至服务器；
根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
其进一步技术方案为：所述获取LoRa节点信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
扫描LoRa节点携带的二维码信息；
解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
其进一步技术方案为：获取LoRa网关信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
扫描LoRa网关携带的二维码信息；
解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
本发明还提供了基于LoRa的扫码入网系统，包括节点信息获取单元、网关信息获取单元以及配置单元；
所述节点信息获取单元，用于获取LoRa节点信息，并传输至服务器；
所述网关信息获取单元，用于获取LoRa网关信息，并传输至服务器；
所述配置单元，用于根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
其进一步技术方案为：所述节点信息获取单元包括第一扫描模块以及第一解析模块；
所述第一扫描模块，用于扫描LoRa节点携带的二维码信息；
所述第一解析模块，用于解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
其进一步技术方案为：所述网关信息获取单元包括第二扫码模块以及第二解析模块；
所述第二扫码模块，用于扫描LoRa网关携带的二维码信息；
所述第二解析模块，用于解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明的基于LoRa的扫码入网方法，通过扫描LoRa节点以及LoRa网关上携带的二维码信息，获取对应的LoRa节点信息以及LoRa网关信息，由服务器进行LoRa节点以及LoRa网关的配置，形成广域网，实现便捷入网，建立低功耗、长距离通信的物联网通信的广域网。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明具体实施例提供的基于LoRa的扫码入网方法的流程图；
图2为本发明具体实施例提供的基于LoRa的扫码入网方法的示意图；
图3为本发明具体实施例提供的获取LoRa节点信息并传输至服务器的流程图；
图4为本发明具体实施例提供的获取LoRa网关信息并传输至服务器的流程图；
图5为本发明具体实施例提供的基于LoRa的扫码入网系统的结构框图；
图6为本发明具体实施例提供的节点信息获取单元的结构框图；
图7为本发明具体实施例提供的网关信息获取单元的结构框图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1～7所示的具体实施例，本实施例提供的基于LoRa的扫码入网方法，可以运用在移动终端联网的过程中，或者其他物联网通信过程中，实现在组网时，网关无需处于上电且联网状态，设备也无需处于上电且找网状态，都可以进行组网，操作方便，省时省力，减少工程安装以及维护的复杂度。
如图1所示，本实施例提供了基于LoRa的扫码入网方法，该方法包括：
S1、获取LoRa节点信息，并传输至服务器；
S2、获取LoRa网关信息，并传输至服务器；
S3、根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
对于LoRa技术，易于建设和部署的低功耗广域物联技术，使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/网关能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量，主要在全球免费频段运行(即非授权频段)，包括433、868、915MHz等。LoRa网络主要由终端(内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组成，应用数据可双向传输，传输距离可达15到20公里。
在某些实施例中，对于上述的S1步骤，获取LoRa节点信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
S11、扫描LoRa节点携带的二维码信息；
S12、解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
每一个LoRa节点上都有一个携带自身信息的二维码，通过扫描二维码信息，从二维码信息内解析出LoRa节点信息，将该LoRa节点信息通过无线或者有线的方式传输至服务器。
二维码又称二维条码，它是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，因此，在二维码内植入LoRa节点信息，便于扫描获取。
在某些实施例中，上述的S2步骤，获取LoRa网关信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
S21、扫描LoRa网关携带的二维码信息；
S22、解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
类似于LoRa节点信息的获取方式，获取LoRa网关信息，简单便捷。
采取扫码入网的方式进行连接，能够使LoRa节点、LoRa网关以及服务器实现简便快捷的连接。
采取分别扫描指定的LoRa节点与指定的LoRa网关的二维码的方式进行LoRa节点与LoRa网关连接，能够实现指定的LoRa节点与指定的LoRa网关进行数据的双向传输。
对于上述的S3步骤，具体是对LoRa网关与LoRa节点单个进行匹配，若出现若干个LoRa网关与一个LoRa节点时，如本实施例中两个LoRa网关与一个LoRa节点，则依序对LoRa网关与LoRa节点进行配置，实现构建低功耗的广域网并进行通信；若同一时间接收到多个LoRa网关以及多个LoRa节点时，可以追溯至扫描二维码的设备的ID来判断哪个LoRa网关与哪个LoRa节点配置，默认情况下，同一扫描设备扫描的二维码对应的LoRa网关以及LoRa节点优先进行配置，当然，也可以在扫描二维码之前设定该扫描设备与哪个扫描设备扫描的网关或节点进行配置；更加贴近使用者的实际情况，且提高配置的准确率。
配置过程中，具体是针对LoRa网关连接LoRa节点时进行连接端口等配置。
建立连接的过程中，具体是通过RS232和/或485串口等通用出局借口采集数据采集LoRa节点的数据，然后基于LoRa通信标准将采集到的数据传输给LoRa网关；而LoRa网关则负责采集多个LoRa节点传输过来的数据，并通过RS232和/或485串口、以太网或GPRS等路径与网络层的相关组网设备通信。
另外，上述的LoRa节点和LoRa网关之间长时间无有效数据传输，LoRa节点和LoRa网关特别导入心跳机制，以确保节点不会因长时间失联导致致使服务器或控制中心无法判断节点是否故障，避免因无法及时反馈发生异常情况。此机制具体表现为：LoRa节点会在上电五秒后进入透传模式发送一个心跳给LoRa网关，之后每隔300秒左右会再次发送心跳。
采用LoRa技术进行离线组网以及通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户远程控制(如使用手机随时随地开关灯光、电机、阀门等)。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷，基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，网关与终端有效通信距离空旷可达5km。特别适合于户外通信场景，如远程抄表、城市监控、工业控制等。基于超低功耗设计，终端休眠功耗低至1.4uA，特别适合电池供电的产品。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗，对LoRa网关进行简单配置后，与组网设备自动组网，上电即可工作，需任何网络维护，极大降低用户的使用复杂度和维护成本，内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决：通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。
扫描二维码信息所用的设备可以为手机，平板电脑或电脑等，信息传输至服务器可以采用电信数据网络、WiFi无线网络或其他网络进行传输。
上述的基于LoRa的扫码入网方法，通过扫描LoRa节点以及LoRa网关上携带的二维码信息，获取对应的LoRa节点信息以及LoRa网关信息，由服务器进行LoRa节点以及LoRa网关的配置，形成广域网，实现便捷入网，建立低功耗、长距离通信的物联网通信的广域网。
如图5所示，本实施例还提供了基于LoRa的扫码入网系统，其包括节点信息获取单元1、网关信息获取单元2以及配置单元3。
节点信息获取单元1，用于获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
网关信息获取单元2，用于获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
配置单元3，用于根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
对于LoRa技术，易于建设和部署的低功耗广域物联技术，使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰，因此在此基础上研发的集中器/网关能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量，主要在全球免费频段运行(即非授权频段)，包括433、868、915MHz等。LoRa网络主要由终端(内置LoRa模块)、网关(或称基站)、服务器和云四部分组成，应用数据可双向传输，传输距离可达15到20公里。
在某些实施例中，上述的节点信息获取单元1包括第一扫描模块11以及第一解析模块12。
第一扫描模块11，用于扫描LoRa节点携带的二维码信息。
第一解析模块12，用于解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
每一个LoRa节点上都有一个携带自身信息的二维码，通过扫描二维码信息，从二维码信息内解析出LoRa节点信息，将该LoRa节点信息通过无线或者有线的方式传输至服务器。
二维码又称二维条码，它是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的，在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，因此，在二维码内植入LoRa节点信息，便于扫描获取。
在某些实施例中，上述的网关信息获取单元2包括第二扫码模块21以及第二解析模块22。
第二扫码模块21，用于扫描LoRa网关携带的二维码信息。
第二解析模块22，用于解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
采取扫码入网的方式进行连接，能够使LoRa节点、LoRa网关以及服务器实现简便快捷的连接。
采取分别扫描指定的LoRa节点与指定的LoRa网关的二维码的方式进行LoRa节点与LoRa网关连接，能够实现指定的LoRa节点与指定的LoRa网关进行数据的双向传输。
对于上述的配置单元3而言，具体是对LoRa网关与LoRa节点单个进行匹配，若出现若干个LoRa网关与一个LoRa节点时，如本实施例中两个LoRa网关与一个LoRa节点，则依序对LoRa网关与LoRa节点进行配置，实现构建低功耗的广域网并进行通信；若同一时间接收到多个LoRa网关以及多个LoRa节点时，可以追溯至扫描二维码的设备的ID来判断哪个LoRa网关与哪个LoRa节点配置，默认情况下，同一扫描设备扫描的二维码对应的LoRa网关以及LoRa节点优先进行配置，当然，也可以在扫描二维码之前设定该扫描设备与哪个扫描设备扫描的网关或节点进行配置；更加贴近使用者的实际情况，且提高配置的准确率。
配置过程中，具体是针对LoRa网关连接LoRa节点时进行连接端口等配置。
建立连接的过程中，具体是通过RS232和/或485串口等通用出局借口采集数据采集LoRa节点的数据，然后基于LoRa通信标准将采集到的数据传输给LoRa网关；而LoRa网关则负责采集多个LoRa节点传输过来的数据，并通过RS232和/或485串口、以太网或GPRS等路径与网络层的相关组网设备通信。
另外，上述的LoRa节点和LoRa网关之间长时间无有效数据传输，LoRa节点和LoRa网关特别导入心跳机制，以确保节点不会因长时间失联导致致使服务器或控制中心无法判断节点是否故障，避免因无法及时反馈发生异常情况。此机制具体表现为：LoRa节点会在上电五秒后进入透传模式发送一个心跳给LoRa网关，之后每隔300秒左右会再次发送心跳。
采用LoRa技术进行离线组网以及通信，支持超低功耗唤醒技术，特别适合用户远程控制(如使用手机随时随地开关灯光、电机、阀门等)。基于CAD和地址过滤技术，节能高效；支持广播和单播唤醒，灵活便捷，基于LoRa TM扩频调制技术，安装高增益470MHz天线，网关与终端有效通信距离空旷可达5km。特别适合于户外通信场景，如远程抄表、城市监控、工业控制等。基于超低功耗设计，终端休眠功耗低至1.4uA，特别适合电池供电的产品。典型的抄表应用中，2节5号电池可以有效工作10年。基于TDMA(时分复用)通信技术，网络内所有终端通信无碰撞，最大化利用带宽，没有重传延时，提高网络整体QoS，降低网络整体功耗，对LoRa网关进行简单配置后，与组网设备自动组网，上电即可工作，需任何网络维护，极大降低用户的使用复杂度和维护成本，内嵌多种无线通信健壮性技术，智能解决：通信碰撞、微弱信号、外界干扰、断网继连等挑战，提供一个长期稳定运营的物联网系统。
节点信息获取单元1以及网关信息获取单元2可以为手机，平板电脑或电脑等，信息传输至服务器可以采用电信数据网络、WiFi无线网络或其他网络进行传输。
上述的基于LoRa的扫码入网系统，通过扫描LoRa节点以及LoRa网关上携带的二维码信息，获取对应的LoRa节点信息以及LoRa网关信息，由服务器进行LoRa节点以及LoRa网关的配置，形成广域网，实现便捷入网，建立低功耗、长距离通信的物联网通信的广域网。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.基于LoRa的扫码入网方法，其特征在于，所述方法包括：
获取LoRa节点信息，并传输至服务器；
获取LoRa网关信息，并传输至服务器；
根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的扫码入网方法，其特征在于，所述获取LoRa节点信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
扫描LoRa节点携带的二维码信息；
解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
3.根据权利要求2所述的基于LoRa的扫码入网方法，其特征在于，获取LoRa网关信息，并传输至服务器的步骤，包括以下具体步骤：
扫描LoRa网关携带的二维码信息；
解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
4.基于LoRa的扫码入网系统，其特征在于，包括节点信息获取单元、网关信息获取单元以及配置单元；
所述节点信息获取单元，用于获取LoRa节点信息，并传输至服务器；
所述网关信息获取单元，用于获取LoRa网关信息，并传输至服务器；
所述配置单元，用于根据LoRa节点信息与LoRa网关信息，进行LoRa网关配置，建立LoRa网关与LoRa节点的连接，形成广域网。
5.根据权利要求4所述的基于LoRa的扫码入网系统，其特征在于，所述节点信息获取单元包括第一扫描模块以及第一解析模块；
所述第一扫描模块，用于扫描LoRa节点携带的二维码信息；
所述第一解析模块，用于解析二维码信息获取LoRa节点信息，并传输至服务器。
6.根据权利要求5所述的基于LoRa的扫码入网系统，其特征在于，所述网关信息获取单元包括第二扫码模块以及第二解析模块；
所述第二扫码模块，用于扫描LoRa网关携带的二维码信息；
所述第二解析模块，用于解析二维码信息获取LoRa网关信息，并传输至服务器。
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