CN112351475A - 一种基于lora低功耗无线通信技术的数据采集方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法和装置，涉及电子通信工程领域，所述方法包括以下步骤1：网关向终端节点发送轮询指令；步骤2：终端节点间歇监听轮询指令，若接收到的轮询指令的信道频率与本机一致，则终端节点进入休眠唤醒模式；若接收到的轮询指令的信道与本机不一致，则终端节点继续间歇监听轮询指令；步骤3：当进入休眠唤醒模式后，网关节点进入休眠状态，RTC按照采集周期进行计时唤醒终端节点接收数据，并将数据发送给网关；步骤4：网关接收到数据时，将数据进行存储后清零。本发明在分时多址技术的基础上采用同步锁定方法使得装置唤醒时间最小化，极大的降低装置能耗。
Description
技术领域
本发明涉及电子通信工程领域，尤其涉及一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法和装置。
背景技术
LORA无线通讯技术是基于扩频调制技术的无线通讯技术，具有传输距离远、发射功耗低、抗干扰性能强等优点，主要应用于农业监测、工业控制等较为恶劣的环境中，因此对网络节点的处理能力和电源能耗要求较高。
专利申请号：201510794196.0的中国专利公开了一种基于LORA无线模块的低功耗无线网络的实现方法，每个终端节点自行维护一个工作-休眠时间计时器，通过计时器唤醒节点，当节点被唤醒后进入CAD模式，利用LORA模块CAD模式下检测时间短的优点，可以缩短工作时间周期，将原本的工作-休眠时间周期分解为多个小段的工作-休眠时间周期，不仅能耗小号降低，并且唤醒的成功率大大提高，而且当终端节点检测到信道有信号后，可以延长信号接收时间，如果接收的数据并不是本节点需要的数据时，将立即进入休眠状态，并根据当前的数据信息，延长相应的休眠时间，这样可以在一段时间内避免因为信道内有信号，导致节点被误换醒。虽然采用上述方法可以降低电源能耗，但是LORA模块CAD模式下进行采集数据接收，会消耗多余的电能。
专利申请号：201715912803的中国专利公开了一种基于LORA的小型农业数据采集系统，包括采集端、控制端、网关以及服务器管理端；采集端和控制端通过LORA网络与网关连接，网关连接服务器管理端，采集端包括主控MCU、土壤温度检测传感器、USB接口模块、RS232通信模块、SX1278射频模块、电源模块；控制端包括单片机以及与其相连的继电器、I/O接口模块、GPRS模块、SX1278射频模块、电源模块；继电器连接至排风扇电机和电磁水阀。虽然数据采集装置集成了土壤温度检测传感器，但是没有集成如光照，土壤温湿度，二氧化碳以及其它RS485的低功耗传感器，因此在农业/环境数据采集的实际应用中需要工程布线。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法和装置，在分时多址技术的基础上采用同步锁定方法使得装置唤醒时间最小化，极大的降低装置能耗。
本发明提供一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：网关按照配置周期向终端节点发送轮询指令，所述轮询指令包括信道频率、终端节点ID、采集周期；
步骤2：终端节点间歇监听轮询指令，若接收到的轮询指令的信道频率与本机一致，则入网成功，终端节点进入休眠唤醒模式；若接收到的轮询指令的信道与本机不一致，则入网失败，终端节点继续间歇监听轮询指令；
步骤3：当进入休眠唤醒模式后，网关节点进入休眠状态，RTC按照采集周期进行计时，当计时结束后，唤醒终端节点接收数据，并将数据发送给网关；
步骤4：网关接收到数据时，将数据进行存储后清零。
进一步的，当终端节点将数据发送给网关后，终端节点退出休眠唤醒模式，重新间歇监听轮询指令。
一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集装置，所述数据采集装置包括网关LORA接收/发射电路，与网关LORA接收/发射电路连接的第一控制器、与第一控制器连接的GPRS通信电路；终端节点LORA接收/发射电路，与终端节点LORA接收/发射电路连接的第二控制器，与第二控制器连接的传感器和控制器外设。
进一步的，所述系统还包括RS485接口，所述RS485接口与第一控制器连接。
进一步的，所述传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器。
如上所述，本发明的一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法和装置，具有以下有益效果：
1、本发明在采用分时多址技术的基础上采用同步锁定技术使得装置唤醒时间最小化，极大的降低装置能耗。
2、本发明集成了空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器以及RS485外设等，在常规应用(每5分钟进行一次数据采集)的情况下可待机一年以上。
附图说明
图1显示为本发明实施例中公开的数据采集方法流程图；
图2显示为本发明实施例中公开的数据采集装置结构示意图；
图3显示为本发明实施例中公开的数据采集装置工作原理图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：网关按照配置周期向终端节点发送轮询指令，所述轮询指令包括信道频率、终端节点ID、采集周期；
步骤2：终端节点间歇监听轮询指令，若接收到的轮询指令的信道频率与本机一致，则入网成功，终端节点进入休眠唤醒模式；若接收到的轮询指令的信道与本机不一致，则入网失败，终端节点继续间歇监听轮询指令；
步骤3：当进入休眠唤醒模式后，网关节点进入休眠状态，RTC按照采集周期进行计时，当计时结束后，唤醒终端节点接收数据，并将数据发送给网关；
步骤4：网关接收到数据时，将数据进行存储后清零。
当终端节点将数据发送给网关后，终端节点退出休眠唤醒模式，重新间歇监听轮询指令；
本方法采用同步技术，终端节点和网关定期同步时钟，终端节点在入网成功后，获取一个专属的采集周期，当交换数据时才被RTC唤醒，因此多个终端节点之间不会存在数据冲撞的问题，并且能够进一步降低功耗。
如图2所示，本发明提供一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集装置，包括网关LORA接收/发射电路，与网关LORA接收/发射电路连接的第一控制器、与第一控制器连接的GPRS通信电路；终端节点LORA接收/发射电路，与终端节点LORA接收/发射电路连接的第二控制器，与第二控制器连接的传感器和控制器外设(例如继电器等)；
具体的，所述系统还包括RS485接口，所述RS485接口与第一控制器连接；
所述传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器；
如图3所示，具体的，所述数据采集装置工作原理如下：
第一控制器按照配置周期控制网管LORA接收/发射电路向终端节点LORA接收/发射电路发送轮询指令；
终端节点LORA接收/发射电路间歇监听轮询指令，当接收到正确的轮询指令后，进入休眠唤醒模式，终端节点LORA接收/发射电路进入休眠状态，通过第一控制器的RTC计时，当计时时间结束后，第二控制器获取传感器和控制器外设的采集数据，并对数据进行处理后，通过终端节点LORA接收/发射电路将数据发送给网关LORA接收/发射电路，并通过第一控制器进行数据校准和数据存储，然后将数据上报平台。
综上所述，本发明在分时多址技术的基础上采用同步锁定技术使得装置唤醒时间最小化，极大的降低装置能耗。并且上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：网关按照配置周期向终端节点发送轮询指令，所述轮询指令包括信道频率、终端节点ID、采集周期；
步骤2：终端节点间歇监听轮询指令，若接收到的轮询指令的信道频率与本机一致，则入网成功，终端节点进入休眠唤醒模式；若接收到的轮询指令的信道与本机不一致，则入网失败，终端节点继续间歇监听轮询指令；
步骤3：当进入休眠唤醒模式后，网关节点进入休眠状态，RTC按照采集周期进行计时，当计时结束后，唤醒终端节点接收数据，并将数据发送给网关；
步骤4：网关接收到数据时，将数据进行存储后清零。
2.根据权利要求1所述的基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集方法，其特征在于：当终端节点将数据发送给网关后，终端节点退出休眠唤醒模式，重新间歇监听轮询指令。
3.一种基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集装置，其特征在于：所述数据采集装置包括网关LORA接收/发射电路，与网关LORA接收/发射电路连接的第一控制器、与第一控制器连接的GPRS通信电路；终端节点LORA接收/发射电路，与终端节点LORA接收/发射电路连接的第二控制器，与第二控制器连接的传感器和控制器外设。
4.根据权利要求3所述的基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集装置，其特征在于：所述系统还包括RS485接口，所述RS485接口与第一控制器连接。
5.根据权利要求3所述的基于LORA低功耗无线通信技术的数据采集装置，其特征在于：所述传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、二氧化碳传感器。
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