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

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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
[0001] 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
[0002] 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,需要接入主千网络,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。
[0003] 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
[0004] 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。
[0005] 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:
[0006] 获取LoRa节点信息,并传输至服务器;
[0007]获取LoRa网关信息,并传输至服务器;
[0008]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L〇Ra节 点的连接,形成广域网。
[0009] 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:
[0010] 扫描LoRa节点携带的二维码信息;
[0011] 解析二维码信息获取LoRa节点信息,并传输至服务器。
[0012]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: 、
[0013]扫描LoRa网关携带的二维码信息;
[0014]解析二维码信息获取LoRa网关信息,并传输至服务器。
[0015]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;
[0016]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;
[0017]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;
[0018]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。
[0019]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;
[0020]所述第一扫描模块,用于扫描LoRa节点携带的二维码信息;
[0021]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。 [0022]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;
[0023]所述第二扫码模块,用于扫描LoRa网关携带的二维码信息;
[0024]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。 [0025]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。
[0026]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
[0027]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;
[0028]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;
[0029]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; [0030]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; [0031]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;
[0032]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;
[0033]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
[GG34]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。
[0035]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。
[0036]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:
[0037] S1、获取LoRa节点信息,并传输至服务器;
[0038] S2、获取LoRa网关信息,并传输至服务器;
[0039] S3、根据LoRaT点佶息与LoRa网关信息,进行匕此网关配置,建立LoRa网关与LoRa 节点的连接,形成广域网。
[0040]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(S卩非授权频段),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,传输距罔可达15到20公里。
[0041]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:
[0042] SI 1、扫描LoRa节点携带的二维码信息;
[0043] S12、解析二维码信息获取LoRa节点信息,并传输至服务器。
[0044]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。
[0045]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“〇”、“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。
[0046]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:
[0047] S21、扫描LoRa网关携带的二维码信息;
[0048] S22、解析二维码信息获取LoRa网关信息,并传输至服务器。
[0049] 类似于LoRa节点信息的获取方式,获取LoRa网关信息,简单便捷。
[0050] 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。
[0051] 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。
[0052] 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。
[0053] 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。
[0054] 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。
[0055]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:L〇Ra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。 [0056]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。
[0057]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。
[0058]上述的基于LoRa的扫码入网方法,通过扫描L〇Ra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。 [0059]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L
[0060]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。
[0061] 网关彳曰息获取单兀2,用于获取LoRa网关7[目息,并传输至服务器。
[0062] 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。
[0063]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(S卩非授权频段),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。
[0064]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。
[0065]第一扫描模块11,用于扫描LoRa节点携带的二维码信息。
[0066]第一解析模块12,用于解析二维码信息获取L〇Ra节点信息,并传输至服务器。
[0067] 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。
[0068] 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“〇”、“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。
[0069] 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。
[0070] 第二扫码模块21,用于扫描LoRa网关携带的二维码信息。
[0071] 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。
[0072] 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。
[0073] 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。
[0074] 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。
[0075] 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。
[0076] 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。
[0077] 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:L〇Ra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。 [0078]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。
[0079] 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。
[0080] 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。
[0081] 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; 所述配置单兀,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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