CN111932858A - 基于LoRa技术的隧道无线监控系统 - Google Patents

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CN111932858A CN202010828503.3A CN202010828503A CN111932858A CN 111932858 A CN111932858 A CN 111932858A CN 202010828503 A CN202010828503 A CN 202010828503A CN 111932858 A CN111932858 A CN 111932858A
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王�华
何湘桂
贾恒
张文童
冯杰
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Zhongjin Peike Construction Co ltd
CCCC First Highway Engineering Co Ltd
CCCC Seventh Engineering Co Ltd
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Zhongjin Peike Construction Co ltd
CCCC First Highway Engineering Co Ltd
CCCC Seventh Engineering Co Ltd
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    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明涉及一种基于LoRa技术的隧道无线监控系统，包括：系统主控制器，用于对隧道无线监控系统所采集的数据进行存储和监测，以及对隧道中的现场设备进行控制；所述的系统主控制器通过RS485总线与LoRa无线协调器通信，所述的LoRa无线协调器通过LoRa无线通信方式与LoRa无线数据采集器进行无线通信，所述的LoRa无线数据采集器与隧道中的现场设备相连，实现对隧道中的现场设备的控制以及数据采集。本发明可完成隧道监控系统的无线布设，布线简单，施工成本低，易于扩展，适合实际应用，智能化程度较高，可有效降低隧道监控系统的建设成本，大大降低了隧道现场的施工成本与难度，显著提高工作效率，且具有易于组网实现智能化监控等优点。

Description

基于LoRa技术的隧道无线监控系统
技术领域
本发明属于隧道监控技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的隧道无线监控系统。
背景技术
现有的传统隧道监控系统，大多采用有线通信方式，需要敷设较多线缆、布线复杂，施工和维护难度大，需要大量人力物力；此外，信号长距离传输，导线内阻较大，数据传输过程中容易受到干扰，降低采集数据的准确性。
LoRa的名字是远距离无线电(LongRangeRadio)，是一种基于扩频调制技术的远距离无线传输技术，具有传输距离远、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本和抗干扰能力强等特性，能实现设备的数据采集、远程通讯和数据转发。它最大特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大了3-5倍。如果能够将LoRa技术合理地应用于隧道监控领域，就可以有效解决现有的传统隧道监控系统所存在的技术缺陷。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于LoRa技术的隧道无线监控系统，可以解决隧道监控系统中的4～20mA信号输出的传感设备、485通信设备、开关量输出设备以及开关量控制设备等监控设备的无线数据采集与控制；实现隧道监控系统中各监控设备的无线组网与联动。本发明所采用的技术方案如下：
基于LoRa技术的隧道无线监控系统，包括：系统主控制器，用于对隧道无线监控系统所采集的数据进行存储和监测，以及对隧道中的现场设备进行控制；所述的系统主控制器通过RS485总线与LoRa无线协调器通信，所述的LoRa无线协调器通过LoRa无线通信方式与LoRa无线数据采集器进行无线通信，所述的LoRa无线数据采集器与隧道中的现场设备相连，实现对隧道中的现场设备的控制以及数据采集。
本发明的有益效果：
可完成隧道监控系统的无线布设，在隧道中采用无线监控方案，布线简单，施工成本低，易于扩展，适合实际应用，智能化程度较高，可有效降低隧道监控系统的建设成本，大大降低了隧道现场的施工成本与难度，显著提高工作效率，且具有易于组网实现智能化监控等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本申请保护范围之内的附图。
图1是本发明实施例的LoRa无线网络的结构拓扑示意图；
图2是本发明实施例的隧道无线监控系统整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，是本发明实施例的LoRa无线网络的结构拓扑示意图。本发明搭建的LoRa无线网络采用星型网络结构，组网灵活，结构简单，便于故障检测与隔离，容易管理与维护，隧道监控系统的可靠性高。通过组建LoRa无线网络，实现同一网络内的LoRa无线协调器与LoRa无线数据采集器的无线通信，从而实现LoRa无线数据采集与控制等功能。LoRa无线协调器采用轮询的方式访问每一个LoRa无线数据采集器，可有效防止数据传输的拥堵，提高系统通信效率。
如图2所示，是本发明实施例的隧道无线监控系统整体结构示意图。基于LoRa技术的隧道无线监控系统，包括：系统主控制器，用于对隧道无线监控系统所采集的数据进行存储和监测，以及对隧道中的现场设备进行控制。所述的系统主控制器可采用PLC控制器。
所述的系统主控制器通过RS485总线与LoRa无线协调器通信，所述的LoRa无线协调器通过LoRa无线通信方式与LoRa无线数据采集器进行无线通信，所述的LoRa无线数据采集器与隧道中的现场设备相连，实现对LoRa无线数据采集器所连接的现场设备的数据采集与控制。LoRa无线协调器通过RS485总线接收系统主控制器发来的控制指令，对该指令进行处理(对指令进行解析、更改数据格式)并将处理后的指令通过LoRa无线方式发送给LoRa无线数据采集器，对LoRa无线数据采集器进行无线控制，并接收LoRa无线数据采集器返回的现场设备数据，将该数据再通过RS485总线传输到系统主控制器。
LoRa无线数据采集器解析并处理LoRa无线协调器发来的控制命令，根据命令解析结果，相应地完成对所连接的现场监控设备的485数据透传(数据透传指将在上位机中打包的数据，通过无线传输完整的将该打包的数据发送给下接485设备)、4～20mA模拟量采集、0～10V模拟量采集、数字量输入采集、数字量输出控制等功能，并将采集的数据通过LoRa无线方式返回给LoRa无线协调器，实现隧道监控设备数据的无线采集。
本发明实施例中，所述的LoRa无线协调器采用OPPK-XT-LRX-XT001无线协调器，所述的LoRa无线数据采集器采用OPPK-TY-LRX-CJ001无线数据采集器。
本发明实施例中，LoRa无线数据采集器与照亮度检测仪、CO/VI检测仪、风速风向检测仪、射流风机、车道指示器、横通道卷帘门、照明灯具等现场设备相连，实现现场设备的数据采集以及对现场设备的控制。
4～20mA电流信号采集：隧道现场监控设备中，CO/VI检测仪、风速风向检测仪、照亮度检测仪输出的是4～20mA电流信号，LoRa无线数据采集器可提供模拟量LIN接口，采集上述检测仪输出的4～20mA电流信号。一般由LoRa无线协调器发送报文至LoRa无线数据采集器，建立无线连接，上述检测仪输出4～20mA电流信号给LoRa无线数据采集器，通过LoRa无线网络，上传至就近隧道变电所的系统主控制器，实现4～20mA电流信号采集。
数字量信号输出与输入：隧道现场监控设备中，车道指示器、射流风机、横通道卷帘门的控制与反馈需要通过数字量信号实现。LoRa无线数据采集器可提供数字量输出(DO)模块与数字量输入(DI)模块，与隧道现场设备的点位连接。系统主控制器发出控制指令到LoRa无线协调器，通过LoRa无线网络，由LoRa无线数据采集器输出DO数字量信号，对射流风机的启停、车道指示器状态、横通道卷帘门的启停进行控制，并通过DI数字量信号，采集射流风机、车道指示器状态、横通道卷帘门工作的状态。
照明调光控制：为照明灯具配置专用无线单灯控制器，隧道变电所系统主控制器将控制命令发送给LoRa协调控制器，通过LoRa无线网络，由LoRa无线数据采集器调整无线单灯控制器输出的调光信号，控制灯具工作功率，实现隧道灯具无线调光功能。
综上，本发明通过将隧道现场监控设备与LoRa无线采集器相连，并将LoRa无线采集器与LoRa无线协调器进行无线组网，搭建隧道LoRa无线环境，从而实现整个隧道监控系统的无线数据传输与控制。
本发明中，通过PLC控制器进行数据采集和现场设备控制的方法均为现有技术，在此不再详细描述。
最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，包括：系统主控制器，用于对隧道无线监控系统所采集的数据进行存储和监测，以及对隧道中的现场设备进行控制；所述的系统主控制器通过RS485总线与LoRa无线协调器通信，所述的LoRa无线协调器通过LoRa方式与LoRa无线数据采集器进行无线通信，所述的LoRa无线数据采集器与隧道中的现场设备相连。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，LoRa无线协调器与LoRa无线数据采集器采用星型网络结构组成LoRa无线网络。
3.根据权利要求2所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线协调器采用轮询方式访问每一个LoRa无线数据采集器。
4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的系统主控制器采用PLC控制器。
5.根据权利要求1-4任一项所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线数据采集器解析并处理LoRa无线协调器发来的控制命令，根据命令解析结果，完成对所连接的现场监控设备的485数据透传、4～20mA模拟量采集、0～10V模拟量采集、数字量输入采集、数字量输出控制，并将采集的数据通过LoRa无线方式返回给LoRa无线协调器。
6.根据权利要求5所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线数据采集器与照亮度检测仪、CO/VI检测仪、风速风向检测仪、射流风机、车道指示器、横通道卷帘门、照明灯具相连。
7.根据权利要求6所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线数据采集器通过模拟量LIN接口采集CO/VI检测仪、风速风向检测仪、照亮度检测仪输出的4～20mA电流信号。
8.根据权利要求6所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线数据采集器通过数字量输出模块实现对射流风机的启停、车道指示器状态、横通道卷帘门的启停进行控制，通过数字量输入模块采集射流风机、车道指示器状态、横通道卷帘门工作的状态。
9.根据权利要求6所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线数据采集器通过无线单灯控制器实现隧道灯具的照明调光控制。
10.根据权利要求6所述的基于LoRa技术的隧道无线监控系统，其特征在于，所述的LoRa无线协调器为OPPK-XT-LRX-XT001无线协调器，所述的LoRa无线数据采集器为OPPK-TY-LRX-CJ001无线数据采集器。
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