CN206775499U - 一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型请求保护一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统，包括主机（1）和监测终端（2），所述主机（1）内设有控制系统（3），所述控制系统（3）连接有LoRa无线通信模块（4），所述LoRa无线通信模块（4）包括无线通信芯片系统（5）、天线信号处理系统（6）以及外接天线控制系统（7），所述LoRa无线通信模块（4）另一端连接有数据采集系统（8）和电源管理系统（9），所述主机（1）上设有控制电源管理系统（9）的控制开关（10）。该技术不仅能提高信号的穿透能力，一般可穿透5层楼，有效的解决了主机与监测终端之间通信距离和通信质量的问题，而且有效的提高了待机时间，可达到3‑5年。

Description

一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统

技术领域

本实用新型涉及冷链技术领域，特别是涉及一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统。

背景技术

医药GSP冷链验证管理系统一般由验证管理主机（以下简称主机）、监测终端和应用系统组成，其中主机和监测终端统称为验证管理设备。目前，冷链验证管理设备的厂商较少，主机与监测终端之间的无线通信方案大多采用ZigBee无线通信技术，该技术具有自组网、低功耗、短距离通信等特点。但是，在空旷可视条件下通信距离仅为100米，在现场测量环境下，尤其是穿透性非常糟糕，一般仅能穿透一堵墙，信号衰减严重，很容易出现无法通信的情况；虽然功耗低，但在电池供电情况下，监测终端通常待机时间为1-2年，不能满足长期工作的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足本实用新型采用了一种新型无线通信解决方案—LoRa无线通信技术，该技术不仅能提高信号的穿透能力，一般可穿透5层楼，有效的解决了主机与监测终端之间通信距离和通信质量的问题，而且有效的提高了待机时间，可达到3-5年，克服了通信距离短和待机时间短的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是提供了一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统，包括主机和监测终端，所述主机内设有控制系统，所述控制系统连接有LoRa无线通信模块，所述LoRa无线通信模块包括无线通信芯片系统、天线信号处理系统以及外接天线控制系统，所述LoRa无线通信模块另一端连接有数据采集系统和电源管理系统，所述主机上设有控制电源管理系统的控制开关。

所述控制开关为LoRa无线模块单火线电容触摸开关，包括可控硅取电模块，连接所述可控硅取电模块的开关电源模块和线性电源模块，连接所述开关电源模块的电源管理模块，连接所述电源管理模块的LoRa无线通信模块、触摸按键模块和开关执行模块。

与现有技术相比，该技术不仅能提高信号的穿透能力，一般可穿透5层楼，有效的解决了主机与监测终端之间通信距离和通信质量的问题，而且有效的提高了待机时间，可达到3-5年。

附图说明

图1是本实用新型一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统的验证管理设备结构示意图。

图2是本实用新型一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统的结构示意图。

图3是本实用新型一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统的控制开关的结构示意图。

图4是本实用新型的工作原理示意图。

具体实施方式

下面通过结合附图来读为本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，但以下实施例仅起解释说明的作用，并不能理解为是对本实用新型的进一步限定。

实施例：如图所示，一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统，包括主机和监测终端，所述主机内设有控制系统1，所述控制系统1连接有LoRa无线通信模块2，所述LoRa无线通信模块2包括无线通信芯片系统3、天线信号处理系统4以及外接天线控制系统5，所述LoRa无线通信模块2另一端连接有数据采集系统6和电源管理系统7，所述主机上设有控制电源管理系统7的控制开关8。

所述控制开关8为LoRa无线模块单火线电容触摸开关，包括可控硅取电模块9，连接所述可控硅取电模块9的开关电源模块10和线性电源模块11，连接所述开关电源模块10的电源管理模块12，连接所述电源管理模块12的LoRa无线通信模块2、触摸按键模块13和开关执行模块14。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在主机和监测终端内嵌LoRa无线通信模组，LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，前向纠错编码技术是给待传输数据序列中增加了一些冗余信息，这样，数据传输进程中注入的错误码元在接收端就会被及时纠正。这一技术减少了以往创建“自修复”数据包来重发的需求，且在解决由多径衰落引发的突发性误码中表现良好。一旦数据包分组建立起来且注入前向纠错编码以保障可靠性，这些数据包将被送到数字扩频调制器中。这一调制器将分组数据包中每一比特馈入一个“展扩器”中，将每一比特时间划分为众多码片。LoRa调制解调器经配置后，可划分的范围为64-4096码片/比特。AngelBlocks配置调制解调器可使用4096码片/比特中的最高扩频因子。相对而言，ZigBee仅能划分的范围为10-12码片/比特。通过使用高扩频因子，LoRa技术可将小容量数据通过大范围的无线电频谱传输出去。实际上，当你通过频谱分析仪测量时，这些数据看上去像噪音，但区别在于噪音是不相关的，而数据具有相关性，基于此，数据实际上可以从噪音中被提取出来。其实，扩频因子越高，越多数据可从噪音中提取出来。在一个运转良好的GFSK接收端，8dB的最小信噪比（SNR）需要可靠地解调信号，采用配置AngelBlocks的方式，LoRa可解调一个信号，其信噪比为-20dB，GFSK方式与这一结果差距为28dB，这相当于范围和距离扩大了很多。在户外环境下，6dB的差距就可以实现2倍于原来的传输距离。

为了有效地对比不同技术之间传输范围的表现，我们使用一个叫做“链路预算”的定量指标。链路预算包括影响接收端信号强度的每一变量，在其简化体系中包括发射功率加上接收端灵敏度。AngelBlocks的发射功率为100mW（20dBm），接收端灵敏度为-129dBm，总的链路预算为149dB。比较而言，拥有灵敏度-110dBm（这已是其极好的数据）的GFSK无线技术，需要5W的功率（37dBm）才能达到相同的链路预算值。在实践中，大多GFSK无线技术接收端灵敏度可达到-103dBm，在此状况下，发射端发射频率必须为46dBm或者大约36W，才能达到与LoRa类似的链路预算值。

采用OpenRF通信协议。目前已有很多“标准化”协议应用于家庭自动化领域，ZigBee和ZWave是两种主流的选择，另外还有6LowPan以及其他协议。大多数协议或多或少依赖无线网格（mesh）组网，有些依赖整体系统来达到合理地传输距离，不过这无法使用电池供电。LoRa采用点对点通信方式，实现远距离传输的目的，无需网格化网络。OpenRF为媒介接入层（MAC Layer）定义了一个标准化的界面，允许其余各种各样射频集成电路装置（RFICs）协同工作。OpenRF还提供了一个支持32位设备地址的统一网络层来保证消息传递，还有多重的网络拓扑结构。OpenRF提供两个接口，其中API接口允许在一个微控制器的嵌入式应用中集成OpenRF，我们用这一界面构建了AngelBlocks的应用。另一接口为指令接口，它允许外部主控制器在串行链路上使用AT指令集来发送和接收数据包。OpenRF是为电池供电的应用而开发的，超低功耗，在电池供电条件下可使用3-5年。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，对其进行简单的组合变化都列为本实用新型的保护之内。

Claims (2)

1.一种基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统，包括主机（1）和监测终端（2），所述主机（1）内设有控制系统（3），其特征在于：所述控制系统（3）连接有LoRa无线通信模块（4），所述LoRa无线通信模块（4）包括无线通信芯片系统（5）、天线信号处理系统（6）以及外接天线控制系统（7），所述LoRa无线通信模块（4）另一端连接有数据采集系统（8）和电源管理系统（9），所述主机（1）上设有控制电源管理系统（9）的控制开关（10）。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa无线通信技术的冷链验证管理系统，其特征在于：所述控制开关（10）为LoRa无线模块单火线电容触摸开关，包括可控硅取电模块（11），连接所述可控硅取电模块（11）的开关电源模块（12）和线性电源模块（13），连接所述开关电源模块（12）的电源管理模块（14），连接所述电源管理模块（14）的LoRa无线通信模块（4）、触摸按键模块（15）和开关执行模块（16）。