CN111654430A - 一种230MHz LoRa型通信网关及其系统 - Google Patents

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蔡雄
梁盈威
温柏坚
彭泽武
萧展辉
江疆
冯歆尧
谢瀚阳
张飞
杨济杰
杜浩东
刘佳
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Abstract

本发明公开了一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，涉及通信网关技术领域，包括主控模块、通信模块和LoRa射频收发模块、温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器、微型散热扇、授时模块和监测模块，所述通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，所述以太网通信模块通过RMII接口与主控模块连接，所述4G通信模块和WiFi模块通过USB接口与主控模块连接，所述光纤模块通过ST接口与主控模块连接，所述2.4GHz的LoRa模块通过SPI接口与主控模块连接，所述LoRa射频收发模包括有上行数据模块和下行数据模块。该230MHz LoRa型通信网关及其系统通过温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器的设置便于对当前的网关进行温湿度以及外界光辐射进行检测。

Description

一种230MHz LoRa型通信网关及其系统
技术领域
本发明涉及通信网关技术领域，具体为一种230MHz LoRa型通信网关及其系统。
背景技术
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间。在未来的物联网时代将会扮演非常重要的角色，它将成为连接感知网络与传统通信网络的纽带。作为网关设备，物联网网关可以实现感知网络与通信网络，以及不同类型感知网络之间的协议转换.既可以实现广域互联.也可以实现局域互联。
市场上对于230MHz电力专业频段的普通通信网关产品较少，且存在功耗较高，远距离通信能力较差的问题，因此网络覆盖面较小，适用性较低，为此，我们提出一种230MHzLoRa型通信网关及其系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，以解决上述背景技术中提出的市场上对于230MHz电力专业频段的普通通信网关产品较少，且存在功耗较高，远距离通信能力较差的问题，因此网络覆盖面较小，适用性较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，包括主控模块、通信模块和LoRa射频收发模块、温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器、微型散热扇、授时模块和监测模块，所述通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa 模块，所述以太网通信模块通过RMII接口与主控模块连接，所述4G通信模块和WiFi模块通过USB接口与主控模块连接，所述光纤模块通过ST接口与主控模块连接，所述2.4GHz的LoRa模块通过SPI接口与主控模块连接，所述LoRa射频收发模包括有上行数据模块和下行数据模块，所述服务器通过通信模块将下行数据模块发送给所述主控模块，所述主控模块通过下行数据模块向外发送数据，所述主控模块与温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器之间均为电性连接，所述温度传感器和光敏传感器通过模数转换器与主控模块相连，且湿敏传感器通过I2C接口与主控模块相连，所述微型散热扇设置于主控模块的外部，且微型散热扇与主控模块之间为电性连接，所述授时模块通过UART接口与主控模块连接，所述监测模块与主控模块之间为电性连接。
优选的，所述LoRa射频收发模块为SX1262模块，且SX1262模块通过SPI 接口与主控模块相连。
优选的，所述LoRa射频收发模块为4组，且上行数据模块和下行数据模块各设置有2组。
优选的，所述上行数据模块中每组SX1262模块封装1-8块1262芯片，且下行数据模块中每组SX1262模块封装1-3块1262芯片。
优选的，所述温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器与主控模块之间为并联连接。
优选的，所述主控模块采用Am335x核心板。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该230MHz LoRa型通信网关及其系统通过温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器的设置便于对当前的网关进行温湿度以及外界光辐射进行检测，以便于进行抗干扰检测，并且可以在主控模块温度较高时通过微型散热扇对其进行散热降温，以便于降低外界环境因素对主控模块的干扰，通过监测模块便于对主控模块的运行过程进行监测和记录；
LoRa射频收发模块采用4个SX1262模块，使得数据在上下行传输过程中网关可以同时进行接收和发送数据，避免了单SX1262模块只能进行接收或者发送的缺陷，每个SX1262模块中的需要工作的1262芯片数量以及每个1262 芯片的带宽资源都是可以通过软件协议动态调整配置的，大大减少了功耗的消耗，提高了网络的适用性、容量，每个SX1262芯片的带宽资源在电力230MHz 频段中都可以配置，既可以节约资源，又可以更好得适用于不同的应用；
通过4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块的回传方式，很好得解决了没有运营商信号应用场景的网络覆盖问题，使得网关与服务器之间能有高效可靠得进行信息交互，光纤模块通过ST接口与主控模块，增添使用光纤通讯的传输损耗低，且绝缘、抗电磁干扰性能强，并且2.4GHz 的LoRa通信模块传输速率高，传输速率最高可达200kbps，可弥补LoRa传输速率低的缺点。
附图说明
图1为本发明系统流程图。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，包括主控模块、通信模块和LoRa射频收发模块、温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器、微型散热扇、授时模块和监测模块，通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，以太网通信模块通过RMII接口与主控模块连接，4G通信模块和WiFi模块通过USB接口与主控模块连接，光纤模块通过ST接口与主控模块连接，2.4GHz 的LoRa模块通过SPI接口与主控模块连接，LoRa射频收发模包括有上行数据模块和下行数据模块，LoRa射频收发模块为SX1262模块，且SX1262模块通过SPI接口与主控模块相连，LoRa射频收发模块为4组，且上行数据模块和下行数据模块各设置有2组，采用4个SX1262模块，使得数据在上下行传输过程中网关可以同时进行接收和发送数据，避免了单SX1262模块只能进行接收或者发送的缺陷，上行数据模块中每组SX1262模块封装1-8块1262芯片，且下行数据模块中每组SX1262模块封装1-3块1262芯片，每个SX1262模块中的需要工作的1262芯片数量以及每个1262芯片的带宽资源都是可以通过软件协议动态调整配置的，大大减少了功耗的消耗，提高了网络的适用性、容量，每个SX1262芯片的带宽资源在电力230MHz频段中都可以配置，既可以节约资源，又可以更好得适用于不同的应用；
服务器通过通信模块将下行数据模块发送给主控模块，主控模块通过下行数据模块向外发送数据，主控模块与温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器之间均为电性连接，温度传感器和光敏传感器通过模数转换器与主控模块相连，且湿敏传感器通过I2C接口与主控模块相连，温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器与主控模块之间为并联连接，通过温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器的设置便于对当前的网关进行温湿度以及外界光辐射进行检测，以便于进行抗干扰检测，微型散热扇设置于主控模块的外部，且微型散热扇与主控模块之间为电性连接，授时模块通过UART接口与主控模块连接，主控模块采用Am335x核心板，监测模块与主控模块之间为电性连接。
工作原理：对于这类的230MHz LoRa型通信网关及其系统，首先通过为现有技术的温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器对当前的网关进行温湿度以及外界光辐射进行检测，以便于进行抗干扰检测，避免网关使用过程中受外界因素影响出现通信干扰的情况，并且使用过程中在主控模块温度较高时可通过微型散热扇对其进行散热降温，然后在运行过程中，首先2组SX1262 模块共16个通道同时接收通信模块传输过来的信号信号，然后通过SPI将接收的数据传送给AM335X核心板进行处理，主控模块将接收到的数据进行base64进行加密，然后通过4G通信模块、WiFi模块、以太网通信模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块发送给服务器，服务器通过4G通信模块、WiFi 模块、以太网通信模块、光纤模块或者2.4GHz的LoRa模块将下行数据发至网关，网关先将数据进行解密，然后通过2组SX1262模块共6通道下行模块发送出去。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，包括主控模块、通信模块和LoRa射频收发模块、温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器、微型散热扇、授时模块和监测模块，其特征在于：所述通信模块包括以太网通信模块，4G通信模块、WiFi模块、光纤模块和2.4GHz的LoRa模块，所述以太网通信模块通过RMII接口与主控模块连接，所述4G通信模块和WiFi模块通过USB接口与主控模块连接，所述光纤模块通过ST接口与主控模块连接，所述2.4GHz的LoRa模块通过SPI接口与主控模块连接，所述LoRa射频收发模包括有上行数据模块和下行数据模块，所述服务器通过通信模块将下行数据模块发送给所述主控模块，所述主控模块通过下行数据模块向外发送数据，所述主控模块与温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器之间均为电性连接，所述温度传感器和光敏传感器通过模数转换器与主控模块相连，且湿敏传感器通过I2C接口与主控模块相连，所述微型散热扇设置于主控模块的外部，且微型散热扇与主控模块之间为电性连接，所述授时模块通过UART接口与主控模块连接，所述监测模块与主控模块之间为电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，其特征在于：所述LoRa射频收发模块为SX1262模块，且SX1262模块通过SPI接口与主控模块相连。
3.根据权利要求1所述的一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，其特征在于：所述LoRa射频收发模块为4组，且上行数据模块和下行数据模块各设置有2组。
4.根据权利要求1所述的一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，其特征在于：所述上行数据模块中每组SX1262模块封装1-8块1262芯片，且下行数据模块中每组SX1262模块封装1-3块1262芯片。
5.根据权利要求1所述的一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，其特征在于：所述温度传感器、光敏传感器、湿敏传感器与主控模块之间为并联连接。
6.根据权利要求1所述的一种230MHz LoRa型通信网关及其系统，其特征在于：所述主控模块采用Am335x核心板。
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