CN112863158A - 一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及无线通信设备技术领域，公开了一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统，该方法包括：自动判断识别出第一设备终端为外机设备与第二设备终端为内机设备；执行外机流程操作以确保外机设备与内机设备之间的成功通信连接；执行内机流程操作以使内机设备应答外机设备发送的无线指定数据命令；其中，有效查询数据命令为针对外机设备发送的无线查询数据命令的应答，外机设备与内机设备均自主采集、数据缓存和设置优先技术。实施本发明实施例，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

Description

一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统。

背景技术

现有中央空调、暖通空调系统均采用一拖几的内外机架构，即一个外机拖一至多个内机(常见的是一拖六十四、一拖一百)，外机与内机之间通过485总线连接和通信，外机对内机采用地址轮询方式。为实现一拖几的传输时效性，外机与内机之间需要进行100ms级别的高频次数据收发，对传输的时效性和稳定性有着非常高的要求。在具体项目实施中，内外机之间经常要跨内外墙、跨楼层和跨房间部署485总线，安装布线复杂，工作量大，同时485线存在老化、虫咬等问题，线路的排查维修难度高，工作量大。

为解决内外机之间有线通信存在的问题，业内相关企业和机构投入了大量的人力物力，研发内外机的无线通信解决方案，比如WIFI、Zigbee、蓝牙和433等无线方案，但这些无线技术均存在无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题，使得直到目前为止还没有一个无线解决方案能得到业界广泛认可并大规模应用。

LoRa通过采用特殊的直序扩频技术，使得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，大大提升了物理层通讯的性能。LoRa的传输距离可达1～20公里，城区内1～2公里，从传输距离和稳定性上看，LoRa技术很适合用于空调内外机无线通信，但在具体实现过程中，仍存在诸多难点。

难点一是无线覆盖和通信稳定性问题，对于空调内外机通信，外机必须保证对同组内机百分之百的无线覆盖且不受环境干扰影响能长期稳定通信，只要有一台内机无法连接外机或无法稳定与外机稳定通信，整个空调系统就失败了，而空调内外机经常需要跨内外墙、跨楼层和跨房间进行部署，环境复杂多变，简单的开关门窗都会对无线产生较大影响。

难点二是外机与内机之间需要进行高频次实时通信，如果在同一地段多组内外机同时在同一频点实时通信，无线碰撞无可避免，因无线碰撞造成通信失败是大概率事件，如何在无线高频次实时通信时避免同频干扰是个难点。

难点三是内外机在无线通信时则必须对不同组的内外机通信进行区分，否则会造成内外机连错现象，如何快速实现内外机无线分组和识别，使每组空调能够独立通信也是难点。

发明内容

本发明实施例公开一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

本发明实施例第一方面公开一种基于LoRa技术的无线通信方法，所述方法包括：

在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；

执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；

执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。

作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之后，以及所述执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令之前，所述方法还包括：

检测在指定时间内是否接收到所述外机设备针对所述内机设备发送的所述无线指定数据命令；若否，执行空闲侦听流程操作。

作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备之后，以及所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之前，所述方法还包括：

选择N个频点作为跳频同步频点；其中，所述N为不小于3的自然数；

向所述跳频同步频点上发送跳频数据命令；

侦听所述跳频同步频点与当前频点上是否接收到所述外机设备发送的跳频数据命令；若是，控制所述内机设备跳频至所述跳频数据命令内的指定频点位置；

其中，所述跳频数据命令的发送时间为T1，所述跳频同步频点与所述当前频点上的侦听时间为T2。

作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备，包括：

检测所述第一设备终端发送的第一数据命令是否为所述外机数据命令；若是，自动判断识别出所述第一设备终端为所述外机设备；

控制所述外机设备发送所述无线查询数据命令；

检测所述第二设备终端发送的第二数据命令是否为针对所述无线查询数据命令作出应答的所述有效查询数据命令；若是，自动判断识别出所述第二设备终端为所述内机设备。

作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述控制所述内机设备跳频至所述跳频数据命令内的指定频点位置之后，以及所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之前，所述方法还包括：

在确定出不可靠目标设备之后，建立无线路由；其中，所述无线路由内至少包括目标内机身份识别码，所述不可靠目标设备为多次与所述外机设备无法进行有效通信连接的任一所述内机设备，和/或连续获取的内机信号强度均不在可靠范围内的任一所述内机设备；

检测每一所述内机设备的自身身份识别码与所述目标内机身份识别码是否匹配；若否，将所述目标内机作为中继设备并转发所述无线路由；

若是，获取所述目标内机根据所述无线路由原路返回的应答数据。

作为另一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接，包括：

执行智能路由流程操作以使每一所述内机设备与所述外机设备可靠连接；

在多重轮询操作之后，启动外机自动分配地址流程操作；

启动多重空闲操作以确定出每一所述内机设备是否完成地址分配；若是，停止所述外机自动分配地址流程操作。

本发明实施例第二方面公开一种通信设备，所述通信设备包括：

识别单元，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；

第一执行单元，用于执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；

第二执行单元，用于执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。

本发明实施例第三方面公开一种通信设备，所述通信设备包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的一种基于LoRa技术的无线通信方法。

本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行本发明实施例第一方面公开的一种基于LoRa技术的无线通信方法。

本发明实施例第五方面公开一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种基于LoRa技术的无线通信方法的部分或全部步骤。

本发明实施例第六方面公开一种应用发布平台，所述应用发布平台用于发布计算机程序产品，其中，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行第一方面的任意一种基于LoRa技术的无线通信方法的部分或全部步骤。

本发明实施例第七方面公开一种基于LoRa技术的无线通信系统，其特征在于，所述系统包括通信设备、外机设备以及内机设备，其中：

所述通信设备，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；以及执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；以及执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令；

所述外机设备，用于向所述通信设备发送所述外机数据命令；以及执行外机流程操作以确保与所述内机设备之间的成功通信连接；

所述内机设备，用于应答所述外机设备发送的无线查询数据命令并向所述通信设备发送所述有效查询数据命令；以及执行内机流程操作以应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。

与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

本发明实施例中，在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，通信设备可自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答，并执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接，随后执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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附图。

图1是本发明实施例公开的一种基于LoRa技术的无线通信方法的流程示意图；

图2是本发明实施例公开的另一种基于LoRa技术的无线通信方法的流程示意图；

图3是本发明实施例公开的一种通信设备、系统的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的另一种通信设备、系统的结构示意图；

图5是本发明实施例公开的一种基于LoRa技术的无线通信系统的网络架构图。

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。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定顺序。本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例公开了一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。以下结合附图进行详细描述。

实施例一

请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种基于LoRa技术的无线通信方法的流程示意图。如图1所示，该基于LoRa技术的无线通信方法可以包括以下步骤。

101、在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，通信设备自动判断识别出第一设备终端为外机设备与第二设备终端为内机设备；其中，有效查询数据命令为针对外机设备发送的无线查询数据命令的应答。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备可包括为LoRa终端设备，可通过RS485连接外机设备和内机设备，实现空调内外机之间的无线通信。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备(如LoRa终端设备)，可采用LoRa内外机一体技术，LoRa设备能自动识别自身为外机LoRa设备和内机LoRa设备，无需进行人为区分，使生产、安装和使用简单化。

举例来说，通信设备启动后监听RS485有线和LoRa无线的数据，如果RS485有线收到外机命令，则自动判定自身为外机LoRa设备，判定为外机LoRa设备后通过LoRa无线发出查询命令；LoRa设备启动后如果通过LoRa无线收到有效查询命令，则自动判定自身为内机LoRa设备，并对接收的命令进行应答。

102、通信设备执行外机流程操作以确保外机设备与内机设备之间的成功通信连接。

103、通信设备执行内机流程操作以使内机设备应答外机设备发送的无线指定数据命令；其中，外机设备与内机设备均自主采集、数据缓存和设置优先技术。

在本发明实施例中，本发明所实现的通信设备，可以包括LoRa终端、LoRa模块和LoRa网关，LoRa终端外挂在空调内外机上，LoRa模块内嵌到空调内外机主板上，LoRa网关内嵌或外挂在空调外机上；

以及，本发明实现的通信模块(如LoRa模块)，可通过UART、I2C或SPI接口连接空调外机和内机主控板，实现空调内外机之间的无线通信；

以及，本发明实现的LoRa网关，通过RS485、UART、I2C或SPI接口连接空调外机实现空调内外机之间的无线通信，通过2G/4G运营商网络连接空调系统后台实现远程监控功能。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本发明实现的LoRa网关，采用2G/4G和LoRa技术，实现对通信设备和空调内外机主控板的远程无线固件更新功能(OTA、FOTA)；

具体实现方案是，空调系统后台通过2G/4G下载固件文件到LoRa网关，LoRa网关接收并缓存该固件文件；完成固件文件下载后，空调系统后台发送指定更新命令，LoRa网关收到更新命令后，根据固件文件类型和命令分别进行固件更新；如果更新的是LoRa网关本身的固件，则LoRa网关更新自身固件；如果更新的是空调外机主控板固件，则把固件文件下发到空调外机主控板进行更新；如果更新的是内机模块固件，则通过LoRa无线把固件下载到内机模块进行固件更新；如果更新的内机主控板固件，则通过LoRa无线把固件下载通过内机模块下载到内机主控板进行固件更新。

在本发明实施例中，本发明实现的外机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，快速响应空调外机下发的命令。

举例来说，外机设备收到外机对内机的查询、自动地址分配以及设置等命令后，则开启自主采集，采集时根据无线路由通过无线轮询该外机设备所有注册的内机设备，采集连接在内机设备上的内机数据，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当外机设备收到外机对指定内机的命令时，如果该内机连接正常且已采集到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。本发明支持一个外机拖100个内机，支持外机对内机100ms级别的快速轮询，外机轮询所有内机一次为一个轮询周期。

在本发明实施例中，本发明实现的内机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，以快速响应外机设备下发的命令。

举例来说，内机设备收到外机的命令设备后，则开启自主采集，轮询该内机设备连接的内机，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当内机设备收到外机设备对指定内机的命令时，如果该内机已查询到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机设备，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。

在图1所示的基于LoRa技术的无线通信方法中，以通信设备、系统作为执行主体为例进行描述。需要说明的是，图1所示的基于LoRa技术的无线通信方法的执行主体还可以是与通信设备、系统相关联的独立设备，本发明实施例不作限定。

可见，实施图1所描述的基于LoRa技术的无线通信方法，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

此外，实施图1所描述的基于LoRa技术的无线通信方法，可以快速实现内外机之间无线实时可靠通信，在空调内外机的设备通信和监控领域，可带来革命性的突破，有着广泛的应用前景。

实施例二

请参阅图2，图2是本发明实施例公开的另一种基于LoRa技术的无线通信方法的流程示意图。如图2所示，该基于LoRa技术的无线通信方法可以包括以下步骤：

201、通信设备检测第一设备终端发送的第一数据命令是否为外机数据命令，若是，执行步骤202～步骤204，若否，结束本次流程。

202、通信设备自动判断识别出第一设备终端为外机设备。

203、通信设备控制外机设备发送无线查询数据命令。

204、通信设备检测第二设备终端发送的第二数据命令是否为针对无线查询数据命令作出应答的有效查询数据命令，若是，执行步骤205～步骤208，若否，结束本次流程。

205、通信设备自动判断识别出第二设备终端为内机设备。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备可包括为LoRa终端设备，可通过RS485连接外机设备和内机设备，实现空调内外机之间的无线通信。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备(如LoRa终端设备)，可采用LoRa内外机一体技术，LoRa设备能自动识别自身为外机LoRa设备和内机LoRa设备，无需进行人为区分，使生产、安装和使用简单化。

举例来说，通信设备启动后监听RS485有线和LoRa无线的数据，如果RS485有线收到外机命令，则自动判定自身为外机LoRa设备，判定为外机LoRa设备后通过LoRa无线发出查询命令；LoRa设备启动后如果通过LoRa无线收到有效查询命令，则自动判定自身为内机LoRa设备，并对接收的命令进行应答。

206、通信设备选择N个频点作为跳频同步频点；其中，N为不小于3的自然数。

207、通信设备向跳频同步频点上发送跳频数据命令。

208、通信设备侦听跳频同步频点与当前频点上是否接收到外机设备发送的跳频数据命令。

209、通信设备控制内机设备跳频至跳频数据命令内的指定频点位置。

在本发明实施例中，本发明采用自动跳频技术，使不同内外机组的通信设备(LoRa设备)运行在不同频点，保证各组通信设备(LoRa设备)无线实时通信顺畅可靠；

具体方案是，外机设备在检测到当前频点不干净时，发起自动跳频，搜寻到干净的频点后通知所有内机设备跳到该干净频点；

以及，干净频点的判断方法是，设备切换到指定频点进行侦听，如果在一定时间内未收到或极少收到本系统之外的数据则判定该频点为干净频点。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本发明支持多达256个频点，可满足绝大部分施工环境；

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，外机设备搜寻干净频点时，从中心频点开始，依次同步向上和向下按固定频率步长切换频点进行侦听，优先寻找中心频点最近的频点，直到找到干净频点。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本发明在256个频点(频点号0至255)中，预留频点号14、114、214三个低、中、高频点作为跳频同步频点，跳频时外机设备依次在3个同步频点上发送跳频命令，持续发送时间为T1；

以及，内机设备在未与外机设备连接时，依次在3个同步频点和当前频点共4个频点上启动侦听，每个频点侦听接收时间为T2，收到跳频命令后把跳频命令中指定的频点设置为当前频点并切换到该频点完成自动跳频，其中T1大于T2*4，以保证内机LoRa设备在一轮4个频点的总接收时间内能收到跳频命令；

以及，外机设备在发出多轮自动跳频命令后切换到设定频点对内机设备进行轮询，如果有未连接的内机设备则再定时发出一轮自动跳频命令，直至该外机设备注册的所有内机设备连接成功。

210、通信设备在确定出不可靠目标设备之后，建立无线路由。

211、通信设备检测每一内机设备的自身身份识别码与目标内机身份识别码是否匹配，若否，执行步骤220以及步骤213～步骤215，若是，执行步骤212～步骤215。

212、通信设备获取目标内机根据无线路由原路返回的应答数据。

在本发明实施例中，本发明采用无线中继技术，支持2级无线中继，内机设备本身可以做中继，以扩大无线覆盖范围，满足空调内外机通信无需覆盖和稳定传输要求；

具体方案是，在外机设备上，对无法直连的目标内机设备，建立无线路由，通过其它内机设备进行无线中继通信；外机设备下发命令时，附加无线路由，无线路由包括目标设备ID，内机设备收到命令时，如果目标设备ID不是自身设备ID则按无线路由进行转发，如果目标设备ID是自身设备ID则进行处理并按无线路由原路返回应答。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，采用内机设备做中继而非采用专用的中继设备，符合空调内外机的部署特点，因为外机和内机一般安装在同一栋大楼，外机与最远的内机不会太远，而内机基本分层分区域安装，本身具有很好的无线覆盖范围。

213、通信设备执行智能路由流程操作以使每一内机设备与外机设备可靠连接。

214、在多重轮询操作之后，通信设备启动外机自动分配地址流程操作。

215、通信设备启动多重空闲操作以确定出每一内机设备是否完成地址分配，若是，执行步骤216～步骤217，若否，结束本次流程。

216、通信设备停止外机自动分配地址流程操作。

在本发明实施例中，本发明采用无线智能路由技术，使施工维护简单化、智能化；

具体方案是，外机设备开机启动和运行时，对所有内机设备进行连接和信号强度检查，如果有内机设备连续多次无法连接，或者连续多次获取的信号强度均不在可靠范围内，则判定该设备为不可靠设备并对该设备进行无线智能路由处理，直至所有设备均已可靠连接；对不可靠连接设备进行无线智能路由处理时，以该不可靠设备为目标设备，依次向已可靠连接设备和无线路由，发出智能路由查找命令，如果收到了智能路由应答且无线路由信号强度在可靠范围内，则建立并保存该无线路由。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备，采用多重轮询和多重空闲判断技术，实现空调外机对内机的自动地址分配，自动地址分配使外机和内机安装后，外机能自动为内机分配唯一地址，使本组外机与内机无需人工设置即可正常运行，本发明通过LoRa无线方式实现传统485有线上自动地址分配。多重轮询包括外机设备对内机设备的多重查询轮询、多重地址分配轮询，以及内机设备对内机的多重查询轮询、多重地址分配轮询；

具体实现方案是，外机设备收到外机的自动地址分配命令后(外机一般在开机启动后，进行约十次轮询后会发送自动地址分配命令以接入未接入的内机)，启动外机设备自动地址分配流程；

外机设备对内机设备经过至少多次(如5次)查询轮询才启动自动地址分配，确保把已分配地址的内机查询出来使已有的内机地址不再分配；

内机设备对内机经过至少多次(如5次)查询轮询才启动自动地址分配，确保把已分配地址的内机查询出来并上报给外机设备；

外机设备对内机设备的自动地址分配轮询，经过至少多次(如3次)才结束自动地址分配，确保自动地址分配能覆盖所有内机；

内机设备对内机自动地址分配时，因为内机收到自动地址分配后会随机分配自身地址，多个内机如果有分配相同的地址则再收指定地址查询命令时因485总线冲突无法应答，本发明通过多重空闲来判断是否完成地址分配，连续5次自动地址分配轮询未收到内机新地址应答才停止自动地址分配，确保内机LoRa设备所连接的所有内机完成自动地址分配。

217、通信设备检测在指定时间内是否接收到外机设备针对内机设备发送的无线指定数据命令，若否，执行步骤218～步骤219，若是，执行步骤219。

218、通信设备执行空闲侦听流程操作。

219、通信设备执行内机流程操作以使内机设备应答外机设备发送的无线指定数据命令；其中，外机设备与内机设备均自主采集、数据缓存和设置优先技术。

在本发明实施例中，本发明实现的外机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，快速响应空调外机下发的命令；

具体实现方案是，外机设备收到外机对内机的查询、自动地址分配以及设置等命令后，则开启自主采集，采集时根据无线路由通过LoRa无线轮询该外机设备所有注册的内机设备，采集连接在内机设备上的内机数据，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当外机设备收到外机对指定内机的命令时，如果该内机连接正常且已采集到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。本发明支持一个外机拖100个内机，支持外机对内机100ms级别的快速轮询，外机轮询所有内机一次为一个轮询周期；

以及，本发明实现的内机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，以快速响应外机设备下发的命令；

具体实现方案是，内机设备收到外机的命令设备后，则开启自主采集，轮询该内机设备连接的内机，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当内机设备收到外机设备对指定内机的命令时，如果该内机已查询到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机设备，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。

220、通信设备将目标内机作为中继设备并转发无线路由。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本发明为一种基于LoRa技术的空调内外机无线通信方法及系统，利用本发明，可以快速实现内外机之间无线实时可靠通信，在空调内外机的设备通信和监控领域，可能带来革命性的突破，有着广泛的应用前景；

具体来说，本发明可以提供三种应用模式，以适应市场和客户的需求：

一种模式是外挂式局部无线化，即把本发明实现的通信设备(LoRa终端)无缝对接到现有空调内外机上，快速实现空调内外机局部通信无线化，内机之间保留部分485总线布线。具体实施时，外机接一个LoRa终端，内机可根据实际情况分层、分片接一至多个LoRa终端，快速实现内外机无线群组通信。这种模式，无论对存量市场的维修改造，或是对新项目的实施，均可以直接采用，省去大部分线路检修和布线的麻烦。同时，因为一个LoRa终端可以接多达上百个内机，实际部署时一般几个LoRa终端就可以接入所有内机，整体成本非常低廉。

另一种模式是内嵌式全无线化，即把本发明实现的通信模块(LoRa模块)，直接嵌入到空调内外机的主控板上，实现内外机通信的全无线化，外机与内机、内机与内机之间无需布设任何485总线。具体实施时，外机主控板嵌入一个LoRa模块，每个内机主控板嵌入一个LoRa模块，并通过多种降低成本策略，如内外机主控板与LoRa模块采用低廉的UART、SPI或I2C替代RS485接口，内外机主控板直接提供LoRa模块所需电源使LoRa模块省去电源处理部分等，使内机整体成本做到最低以满足产品成本要求。

另一种模式是全无线化加远程监控，即把本发明实现的LoRa模块，直接嵌入到空调内机的主控板上，LoRa网关则接入空调外机，实现内外机通信的全无线化和远传监控。

可见，实施图2所描述的另一种基于LoRa技术的无线通信方法，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

此外，实施图2所描述的另一种基于LoRa技术的无线通信方法，通过采用全无线化加远程监控技术，即把本发明实现的LoRa模块，直接嵌入到空调内机的主控板上，LoRa网关则接入空调外机，实现内外机通信的全无线化和远传监控。

此外，实施图2所描述的另一种基于LoRa技术的无线通信方法，通过采用内嵌式全无线化技术，即把本发明实现的LoRa模块，直接嵌入到空调内外机的主控板上，能够有效的实现内外机通信的全无线化。

此外，实施图2所描述的另一种基于LoRa技术的无线通信方法，通过采用外挂式局部无线化技术，即把本发明实现的LoRa终端无缝对接到现有空调内外机上，快速实现空调内外机局部通信无线化。

实施例三

请参阅图3，图3是本发明实施例公开的一种通信设备的结构示意图。如图3所示，该通信设备、系统300可以包括识别单元301、第一执行单元302与第二执行单元303，其中：

识别单元，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出第一设备终端为外机设备与第二设备终端为内机设备；其中，有效查询数据命令为针对外机设备发送的无线查询数据命令的应答；

第一执行单元，用于执行外机流程操作以确保外机设备与内机设备之间的成功通信连接；

第二执行单元，用于执行内机流程操作以使内机设备应答外机设备发送的无线指定数据命令；其中，外机设备与内机设备均自主采集、数据缓存和设置优先技术。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备可包括为LoRa终端设备，可通过RS485连接外机设备和内机设备，实现空调内外机之间的无线通信。

在本发明实施例中，本发明实现的通信设备(如LoRa终端设备)，可采用LoRa内外机一体技术，LoRa设备能自动识别自身为外机LoRa设备和内机LoRa设备，无需进行人为区分，使生产、安装和使用简单化。

举例来说，通信设备启动后监听RS485有线和LoRa无线的数据，如果RS485有线收到外机命令，则自动判定自身为外机LoRa设备，判定为外机LoRa设备后通过LoRa无线发出查询命令；LoRa设备启动后如果通过LoRa无线收到有效查询命令，则自动判定自身为内机LoRa设备，并对接收的命令进行应答。

在本发明实施例中，本发明所实现的通信设备，可以包括LoRa终端、LoRa模块和LoRa网关，LoRa终端外挂在空调内外机上，LoRa模块内嵌到空调内外机主板上，LoRa网关内嵌或外挂在空调外机上；

以及，本发明实现的通信模块(如LoRa模块)，可通过UART、I2C或SPI接口连接空调外机和内机主控板，实现空调内外机之间的无线通信；

以及，本发明实现的LoRa网关，通过RS485、UART、I2C或SPI接口连接空调外机实现空调内外机之间的无线通信，通过2G/4G运营商网络连接空调系统后台实现远程监控功能。

作为一种可选的实施方式，在本发明实施例中，本发明实现的LoRa网关，采用2G/4G和LoRa技术，实现对通信设备和空调内外机主控板的远程无线固件更新功能(OTA、FOTA)；

具体实现方案是，空调系统后台通过2G/4G下载固件文件到LoRa网关，LoRa网关接收并缓存该固件文件；完成固件文件下载后，空调系统后台发送指定更新命令，LoRa网关收到更新命令后，根据固件文件类型和命令分别进行固件更新；如果更新的是LoRa网关本身的固件，则LoRa网关更新自身固件；如果更新的是空调外机主控板固件，则把固件文件下发到空调外机主控板进行更新；如果更新的是内机模块固件，则通过LoRa无线把固件下载到内机模块进行固件更新；如果更新的内机主控板固件，则通过LoRa无线把固件下载通过内机模块下载到内机主控板进行固件更新。

在本发明实施例中，本发明实现的外机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，快速响应空调外机下发的命令。

举例来说，外机设备收到外机对内机的查询、自动地址分配以及设置等命令后，则开启自主采集，采集时根据无线路由通过无线轮询该外机设备所有注册的内机设备，采集连接在内机设备上的内机数据，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当外机设备收到外机对指定内机的命令时，如果该内机连接正常且已采集到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。本发明支持一个外机拖100个内机，支持外机对内机100ms级别的快速轮询，外机轮询所有内机一次为一个轮询周期。

在本发明实施例中，本发明实现的内机设备，采用自主采集、数据缓存和设置优先技术，以快速响应外机设备下发的命令。

举例来说，内机设备收到外机的命令设备后，则开启自主采集，轮询该内机设备连接的内机，并把最新采集成功的内机数据缓存起来，当内机设备收到外机设备对指定内机的命令时，如果该内机已查询到数据，则把已缓存的指定内机数据马上应答给外机设备，同时缓存该命令，如果命令是查询命令则等到下一个轮询周期时下发给指定内机，如果是设置命令，则优先执行该命令使设置及时生效。

可见，实施图3所描述的通信设备，能够实现空调内机与空调外机之间的高频次无线实时通信，解决无线覆盖范围不够、无线易受环境干扰和施工复杂等问题。

此外，实施图3所描述的通信设备，可以快速实现内外机之间无线实时可靠通信，在空调内外机的设备通信和监控领域，可带来革命性的突破，有着广泛的应用前景。

实施例四

请参阅图4，图4是本发明实施例公开的另一种通信设备的结构示意图。如图4所示，该通信设备可以包括：

存储有可执行程序代码的存储器401；

与存储器401耦合的处理器402；

其中，处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码，执行图1～图4任意一种基于LoRa技术的无线通信方法。

本发明实施例公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行图1～图2任意一种基于LoRa技术的无线通信方法。

实施例五

请参阅图5，图5是本发明实施例公开的一种基于LoRa技术的无线通信系统的网络架构图。如图5所示，该系统可以包括：

通信设备501、外机设备502以及内机设备503，其中：

通信设备501，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出第一设备终端为外机设备502与第二设备终端为内机设备503；其中，有效查询数据命令为针对外机设备502发送的无线查询数据命令的应答；以及执行外机流程操作以确保外机设备502与内机设备503之间的成功通信连接；以及执行内机流程操作以使内机设备503应答外机设备502发送的无线指定数据命令；

外机设备502，用于向通信设备501发送外机数据命令；以及执行外机流程操作以确保与内机设备503之间的成功通信连接；

内机设备503，用于应答外机设备502发送的无线查询数据命令并向通信设备501发送有效查询数据命令；以及执行内机流程操作以应答外机设备502发送的无线指定数据命令。

本发明实施例还公开一种计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行如以上各方法实施例中的方法的部分或全部步骤。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。

以上对本发明实施例公开的一种基于LoRa技术的无线通信方法及通信设备、系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于LoRa技术的无线通信方法，其特征在于，包括：

在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；

执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；

执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令；其中，所述外机设备与所述内机设备均自主采集、数据缓存和设置优先技术。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之后，以及所述执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令之前，所述方法还包括：

检测在指定时间内是否接收到所述外机设备针对所述内机设备发送的所述无线指定数据命令；若否，执行空闲侦听流程操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备之后，以及所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之前，所述方法还包括：

选择N个频点作为跳频同步频点；其中，所述N为不小于3的自然数；

向所述跳频同步频点上发送跳频数据命令；

侦听所述跳频同步频点与当前频点上是否接收到所述外机设备发送的跳频数据命令；若是，控制所述内机设备跳频至所述跳频数据命令内的指定频点位置；

其中，所述跳频数据命令的发送时间为T1，所述跳频同步频点与所述当前频点上的侦听时间为T2。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备，包括：

检测所述第一设备终端发送的第一数据命令是否为所述外机数据命令；若是，自动判断识别出所述第一设备终端为所述外机设备；

控制所述外机设备发送所述无线查询数据命令；

检测所述第二设备终端发送的第二数据命令是否为针对所述无线查询数据命令作出应答的所述有效查询数据命令；若是，自动判断识别出所述第二设备终端为所述内机设备。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述控制所述内机设备跳频至所述跳频数据命令内的指定频点位置之后，以及所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接之前，所述方法还包括：

在确定出不可靠目标设备之后，建立无线路由；其中，所述无线路由内至少包括目标内机身份识别码，所述不可靠目标设备为多次与所述外机设备无法进行有效通信连接的任一所述内机设备，和/或连续获取的内机信号强度均不在可靠范围内的任一所述内机设备；

检测每一所述内机设备的自身身份识别码与所述目标内机身份识别码是否匹配；若否，将所述目标内机作为中继设备并转发所述无线路由；

若是，获取所述目标内机根据所述无线路由原路返回的应答数据。

6.根据权利要求1～5任一项所述的方法，其特征在于，所述执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接，包括：

执行智能路由流程操作以使每一所述内机设备与所述外机设备可靠连接；

在多重轮询操作之后，启动外机自动分配地址流程操作；

启动多重空闲操作以确定出每一所述内机设备是否完成地址分配；若是，停止所述外机自动分配地址流程操作。

7.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括：

识别单元，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；

第一执行单元，用于执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；

第二执行单元，用于执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。

8.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括：

存储有可执行程序代码的存储器；

与所述存储器耦合的处理器；

所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行权利要求1-6任一项所述的基于LoRa技术的无线通信方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求1-6任一项所述的基于LoRa技术的无线通信方法。

10.一种基于LoRa技术的无线通信系统，其特征在于，所述系统包括通信设备、外机设备以及内机设备，其中：

所述通信设备，用于在获取到第一设备终端发送的外机数据命令与第二设备终端发送的有效查询数据命令之后，自动判断识别出所述第一设备终端为外机设备与所述第二设备终端为内机设备；其中，所述有效查询数据命令为针对所述外机设备发送的无线查询数据命令的应答；以及执行外机流程操作以确保所述外机设备与所述内机设备之间的成功通信连接；以及执行内机流程操作以使所述内机设备应答所述外机设备发送的无线指定数据命令；

所述外机设备，用于向所述通信设备发送所述外机数据命令；以及执行外机流程操作以确保与所述内机设备之间的成功通信连接；

所述内机设备，用于应答所述外机设备发送的无线查询数据命令并向所述通信设备发送所述有效查询数据命令；以及执行内机流程操作以应答所述外机设备发送的无线指定数据命令。

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