CN111865807A - Lora路由器及物联网系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种Lora路由器及物联网系统。Lora路由器包括主处理器、连接主处理器的Lora通信模块和WiFi通信模块。Lora通信模块用于收发Lora数据，WiFi通信模块用于收发WiFi数据。主处理器用于在Lora路由器同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据。本申请实施方式的Lora路由器，在同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据，可以避免Lora数据被阻塞以及Lora数据报文被随机丢掉，从而保证Lora通信的可靠性。

Description

Lora路由器及物联网系统
技术领域
本申请涉及物联网技术领域，特别涉及一种Lora路由器及物联网系统。
背景技术
Lora通信技术是一种超远距离无线通信技术，具有低功耗、传输距离远等优点。路由器是用于连接因特网中各个局域网和广域网的网络设备。由于无线WiFi的在传输距离上的局限，路由器一般只能覆盖整个家庭室内网络，覆盖范围有限，无法用于远距离传输。
相关技术中，在现有的路由器上扩展低成本的Lora模块，使路由器能够应用于远距离传输。然而，加入Lora模块后的路由器，整个局域网中包括WiFi、Ethernet(以太网)、Lora等数据流。由于WiFi和Ethernet的数据吞吐以及数据量的持续性远大于Lora，容易出现Lora数据被阻塞。当局域网内非Lora数据量过多，有可能出现路由器的CPU处理不过来而随机丢掉Lora数据报文的情况。
发明内容
本申请的实施方式提供了一种Lora路由器及物联网系统。
本申请实施方式的Lora路由器，包括主处理器、连接所述主处理器的Lora通信模块和WiFi通信模块，所述Lora通信模块用于收发Lora数据，所述WiFi通信模块用于收发WiFi数据，所述主处理器用于在所述Lora路由器同时传输所述Lora数据和所述WiFi数据的情况下，优先处理所述Lora数据。
本申请实施方式的物联网系统，包括上述实施方式所述的Lora路由器、多个Lora节点设备、终端设备和/或互联网服务器。
本申请实施方式的Lora路由器及物联网系统，在同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据，可以避免Lora数据被阻塞以及Lora数据报文被随机丢掉，从而保证Lora通信的可靠性。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施方式的Lora路由器的模块示意图；
图2是本申请实施方式的物联网系统的模块示意图；
图3是本申请实施方式的Lora路由器的部分模块示意图；
图4是本申请实施方式的Lora路由器的另一部分模块示意图。
主要元件符号说明：
Lora路由器100、主处理器10、Lora通信模块20、微处理器22、Lora收发器24、功率放大器26、低噪声放大器28、射频开关21、Lora天线23、WiFi通信模块30、操作系统40、应用程序42、虚拟桥44、有线网络模块50、开关模块60、Lora节点设备200、终端设备300、互联网服务器400。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
请参阅图1，本申请实施方式的Lora路由器100包括主处理器10、连接主处理器10的Lora通信模块20和WiFi通信模块30。Lora通信模块20用于收发Lora数据。WiFi通信模块30用于收发WiFi数据。主处理器10用于在Lora路由器100同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据。
本申请实施方式的Lora路由器100，在同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据，可以避免Lora数据被阻塞以及Lora数据报文被随机丢掉，从而保证Lora通信的可靠性。
可以理解，本申请实施方式的Lora路由器100可以在现有路由器上扩展低成本的Lora通信模块20，使得Lora路由器100可以应用于15公里左右的远距离传输。Lora路由器100可以连接Lora节点设备200和/或终端设备300以建立局域网。在局域网内，可以传输WiFi、Lora等数据流。为了避免出现Lora数据被阻塞或Lora数据报文被随机丢掉的情况，本申请将Lora数据的处理级别设置为最高级别。也即是说，在Lora路由器100同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，主处理器10始终优先处理Lora数据。
需要说明的是，由于数据传输及处理需要一定时长，Lora路由器100同时传输Lora数据和WiFi数据，可以理解为在预设时长内，通过Lora路由器100建立的局域网内包括有Lora数据和WiFi数据。预设时长例如为80ms、100ms、或80ms-100ms之间的任意数值。也即是说，在预设时长内，局域网内包括有Lora数据和WiFi数据即认为Lora路由器100同时传输Lora数据和WiFi数据。主处理器10可以为现有路由器的CPU(Central Processing Unit)。终端设备300可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、个人电脑、多媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internet device)、可穿戴设备等。
在某些实施方式中，Lora路由器100用于与多个Lora节点设备200通信。主处理器10用于根据多个Lora节点设备200的优先级依次处理Lora通信模块20从多个Lora节点设备200接收的Lora数据。
可以理解，Lora路由器100可以连接多个Lora节点设备200，Lora通信模块20用于接收多个Lora节点设备200发送的Lora数据，或用于发送Lora数据至多个Lora节点设备200。在一个实施例中，Lora路由器100应用于农业系统，多个Lora节点设备200包括智能冲肥阀装置、智能灌溉阀装置、墒情采集检测装置以及养分采集检测装置等。例如，可以按以下顺序设置多个Lora节点设备200的优先级：墒情采集检测装置、养分采集检测装置、智能灌溉阀装置、智能冲肥阀装置，使得主处理器10按用户需求按照优先级处理不同Lora节点设备200的Lora数据，以保证Lora数据的可靠性。多个Lora节点设备200的优先级可以由用户自行设置。
请参阅图2，在某些实施方式中，Lora路由器100包括有线网络(Ethernet)模块，有线网络模块50用于收发有线网络数据。主处理器10用于在Lora路由器100同时传输Lora数据和有线网络数据的情况下，优先处理Lora数据。
可以理解，Lora路由器100可以通过有线网络模块50与终端设备300或互联网服务器400通信。Lora路由器100可以连接Lora节点设备200和/或终端设备300和/或互联网服务器400以建立局域网。在局域网内，可以传输Lora、WiFi、有线网络等数据流。为了避免出现Lora数据被阻塞或Lora数据报文被随机丢掉的情况，本申请将Lora数据的处理级别设置为最高级别。也即是说，在Lora路由器100同时传输Lora数据和有线网络数据的情况下，主处理器10始终优先处理Lora数据。在Lora路由器100同时传输Lora数据、WiFi数据和有线网络数据的情况下，主处理器10始终优先处理Lora数据。
进一步地，Lora路由器100包括与有线网络模块50连接的开关模块60。开关模块60可以连接终端设备300和互联网服务器400，通过控制开关模块60的切换可以控制Lora路由器100与终端设备300进行数据交互，或Lora路由器100与互联网服务器400进行数据交互。
需要说明的是，由于数据传输及处理需要一定时长，Lora路由器100同时传输Lora数据、WiFi数据和有线网络数据，可以理解为在预设时长内，通过Lora路由器100建立的局域网内包括有Lora数据、WiFi数据和有线网络数据。预设时长例如为80ms、100ms、或80ms-100ms之间的任意数值。也即是说，在预设时长内，局域网内包括有Lora数据、WiFi数据和有线网络数据即认为Lora路由器100同时传输Lora数据、WiFi数据和有线网络数据。Lora路由器100同时传输Lora数据和有线网络数据，可以作类似理解，在此不再赘述。
在本申请中，Lora路由器100可以通过Lora通信模块20、WiFi通信模块30或有线网络模块50与互联网服务器400进行数据交互。
在某些实施方式中，主处理器10用于将Lora数据与WiFi数据进行相互转换，或用于将Lora数据与有线网络数据进行相互转换。
可以理解，若与Lora路由器100连接的终端设备300没有设置Lora通信模块20，终端设备300是通过WiFi通信模块30或有线连接Lora路由器100的，主处理器10可以将Lora数据转换为WiFi数据，通过WiFi通信模块30将相关数据发送至终端设备300，或者主处理器10可以将Lora数据转换为有线网络数据，通过有线网络模块50将相关数据发送至终端设备300。
请参阅图2，在某些实施方式中，Lora路由器100包括操作系统40，操作系统40集成有Lora应用程序42(APP)。主处理器10用于调用Lora应用程序42以对Lora数据进行处理。
可以理解，路由器的操作系统40集成有与多个Lora节点设备200匹配的Lora应用程序42以用于处理对应的Lora数据。主处理器10可以调用Lora应用程序42以对Lora数据进行处理。
进一步地，操作系统40包括虚拟桥44(bridge)。Lora通信模块20的虚拟接口(interface)桥接在虚拟桥44上，可以组建和扩充已有的无线局域网络。Lora通信模块20能与桥接到虚拟桥44的设备进行通信，如WiFi通信模块30、有线网络模块50等。
在一个实施例中，Lora路由器100应用于农业系统。Lora路由器100开启之后，Lora通信模块20默认启动，并开始搜寻已有的Lora节点设备200，为每个Lora节点设备200分配内存空间(buffer)，然后将接收到的Lora数据，通过虚拟桥44上报给上层Lora应用程序42，主处理器10调用Lora应用程序42对Lora数据进行分类处理，并生成决策或者提醒信息，包含决策或提醒信息的Lora数据将以广播的形式反馈给虚拟桥44，之后由虚拟桥44将包含决策或提醒信息的Lora数据通过WiFi通信模块30或有线网络模块50发送到与Lora路由器100连接的终端设备300，使得用户在家中即可获取几公里外农田或者养殖场的状态，从而及时做出正确的施肥、灌溉、播种等决策。当然，包含决策或提醒信息的Lora数据也可以通过Lora通信模块20发送至与Lora路由器100连接的终端设备300，终端设备300设置有Lora通信模块。
请参阅图3，在某些实施方式中，Lora通信模块20包括微处理器22(MCU，Microcontroller Unit)、Lora收发器24、功率放大器26(PA，Power Amplifier)和低噪声放大器28(LNA，Low Noise Amplifier)。微处理器22连接主处理器10(CPU)和Lora收发器24，Lora收发器24连接功率放大器26和低噪声放大器28。
可以理解，Lora收发器24可以为Lora芯片，是Lora通信模块20的核心元件。功率放大器26可以对发射信号起增强放大作用。低噪声放大器28可以对接收信号起增强放大作用。在本实施方式中，可以通过微处理器22来进行Lora通信模块20的电源管理，如控制Lora通信模块20何时进入待机模式，何时进入唤醒模式，何时进行发射和/或接收等。
请参阅图4，在另一实施方式中，Lora通信模块20包括Lora收发器24、功率放大器26和低噪声放大器28。主处理器10连接Lora收发器24，Lora收发器24连接功率放大器26和低噪声放大器28。
可以理解，在本实施方式中，采用Lora路由器100原有的主处理器10代替微处理器22，需要主处理器10来进行Lora通信模块20的电源管理。由于Lora路由器100还包括其他模块(如WiFi通信模块30、有线网络模块50)，要考虑到其他模块的耦合性，进行综合判断。例如，当Lora通信模块20处于休眠状态时，此时Lora路由器100接收到Lora数据包，而主处理器10正在处理WiFi数据，此时是否需要先唤醒Lora通信模块20等。
进一步地，Lora通信模块20还包括射频开关21和Lora天线23。功率放大器26和低噪声放大器28通过射频开关21连接Lora天线23。当Lora天线23发射Lora数据时，射频开关21导通与功率放大器26的连接。当Lora天线23接收Lora数据时，射频开关21导通与低噪声放大器28的连接。
需要说明的是，微处理器22与Lora收发器24可以通过SPI接口连接通信。微处理器22与Lora收发器24可以通过DIOS管脚连接。微处理器22与主处理器10可以通过UART接口或者SPI接口连接通信。微处理器22与主处理器10可以通过GPIOS管脚连接。
请参阅图2，本申请实施方式的物联网系统包括上述实施方式的Lora路由器100、多个Lora节点设备200、终端设备300和/或互联网服务器400。
本申请实施方式的物联网系统，在同时传输Lora数据和WiFi数据的情况下，优先处理Lora数据，可以避免Lora数据被阻塞以及Lora数据报文被随机丢掉，从而保证Lora通信的可靠性。
需要说明的是，终端设备300可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、个人电脑、多媒体设备、移动互联网设备(MID，mobile internet device)、可穿戴设备等。
在某些实施方式中，物联网系统包括农业系统，多个Lora节点设备200包括智能冲肥阀装置、智能灌溉阀装置、墒情采集检测装置以及养分采集检测装置。
如此，将Lora路由器100应用于农业系统，可以实现超远距离的局域网络覆盖。通过农业系统，用户在家中即可获取几公里外农田或者养殖场的状态，从而及时做出正确的施肥、灌溉、播种等决策。
在某些实施方式中，终端设备300包括Lora通信模块20。
如此，Lora路由器100的Lora通信模块20可以直接与终端设备300的Lora通信模块进行Lora数据交互，无需将Lora数据转换成其他类型的数据。
上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种Lora路由器，其特征在于，包括主处理器、连接所述主处理器的Lora通信模块和WiFi通信模块，所述Lora通信模块用于收发Lora数据，所述WiFi通信模块用于收发WiFi数据，所述主处理器用于在所述Lora路由器同时传输所述Lora数据和所述WiFi数据的情况下，优先处理所述Lora数据。
2.根据权利要求1所述的Lora路由器，其特征在于，所述Lora路由器用于与多个Lora节点设备通信，所述主处理器用于根据所述多个Lora节点设备的优先级依次处理所述Lora通信模块从所述多个Lora节点设备接收的所述Lora数据。
3.根据权利要求1所述的Lora路由器，其特征在于，所述Lora路由器包括有线网络模块，所述有线网络模块用于收发有线网络数据，所述主处理器用于在所述Lora路由器同时传输所述Lora数据和所述有线网络数据的情况下，优先处理所述Lora数据。
4.根据权利要求3所述的Lora路由器，其特征在于，所述主处理器用于在所述Lora路由器同时传输所述Lora数据、所述WiFi数据和所述有线网络数据的情况下，优先处理所述Lora数据。
5.根据权利要求3所述的Lora路由器，其特征在于，所述主处理器用于将所述Lora数据与所述WiFi数据进行相互转换，或用于将所述Lora数据与所述有线网络数据进行相互转换。
6.根据权利要求1或2所述的Lora路由器，其特征在于，所述Lora路由器包括操作系统，所述操作系统集成有Lora应用程序，所述主处理器用于调用所述Lora应用程序以对所述Lora数据进行处理。
7.根据权利要求1所述的Lora路由器，其特征在于，所述Lora通信模块包括微处理器、Lora收发器、功率放大器和低噪声放大器，所述微处理器连接所述主处理器和所述Lora收发器，所述Lora收发器连接所述功率放大器和所述低噪声放大器。
8.根据权利要求1所述的Lora路由器，其特征在于，所述Lora通信模块包括Lora收发器、功率放大器和低噪声放大器，所述主处理器连接所述Lora收发器，所述Lora收发器连接所述功率放大器和所述低噪声放大器。
9.一种物联网系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的Lora路由器、多个Lora节点设备、终端设备和/或互联网服务器。
10.根据权利要求9所述的物联网系统，其特征在于，所述物联网系统包括农业系统，所述多个Lora节点设备包括智能冲肥阀装置、智能灌溉阀装置、墒情采集检测装置以及养分采集检测装置。
11.根据权利要求9所述的物联网系统，其特征在于，所述终端设备包括Lora通信模块。
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