CN207573779U - 基于lora的智能数据远传设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于LORA的智能数据远传设备，包括主壳体，主壳体上部安装有四芯航空插座、五芯航空插座、同轴线缆插座，同轴线缆插座设置在四芯航空插座、五芯航空插座下方，主壳体内部设有内置电池、电路板、螺杆、电池扣具，内置电池通过导线及接插件与电路板相连，内置电池、电路板通过螺杆、电池扣具固定在主壳体内部，主壳体底端固定有压力传感器，主壳体与压力传感器之间通过O型圈密封连接，压力传感器通过导线及接插件与电路板相连接，电路板上设置有LORA通讯板，压力传感器底端通过螺纹连接有压力传感器保护盖；本实用新型使得无线性能有所增强，在井下信号更好，且天线的安装方式更加灵活，降低了设备的生产使用成本。

Description

基于LORA的智能数据远传设备

[技术领域]

本实用新型涉及智能数据远传技术领域，具体地说是一种基于LORA的智能数据远传设备。

[背景技术]

传统的智能数据远传设备大多采用2G/4G网络实现数据远传到服务器的功能，由于设备主要应用于供水行业，用作管网监测，大多安装在井下，采用GPRS方式，具有如下问题：2G/4G通信模块功耗较高，导致设备使用寿命较短；设备部署时需要将天线需要伸出到路面，易损坏；信号覆盖不足，在不方便伸出天线的部署位置信号质量较差；随着运营商技术跟新换代，2G网络面临淘汰；4G网络速率高，但智能数据远传设备的数据量相对较小；4G模块成本及运营商资费导致了设备生产及使用成本的上升。此外，在有的物联网项目中，当地搭建了LORA网络网关/基站，业主在项目中也应用了这些网关/基站，而传统的智能数据远传设备由于通讯模块不支持LORA通讯，使得设备不能使用当地的LORA网络网关/基站，从而数据无法正常发送至业主的服务器。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于LORA的智能数据远传设备，不仅使得设备的无线性能有所增强，在井下信号更好，而且天线的安装方式更加灵活，降低了设备的生产使用成本。

为实现上述目的设计一种基于LORA的智能数据远传设备，包括主壳体4，所述主壳体4上部安装有四芯航空插座1、五芯航空插座2、同轴线缆插座3，所述同轴线缆插座3设置在四芯航空插座1、五芯航空插座2下方，所述四芯航空插座1用于连接外置电池包，所述五芯航空插座2用于连接其他仪表以采集数据，所述同轴线缆插座3用于连接LORA频段天线，所述主壳体4内部设有内置电池5、电路板6、螺杆7、电池扣具8，所述内置电池5通过导线及接插件与电路板6相连，所述内置电池5、电路板6通过螺杆7、电池扣具8固定在主壳体4内部，所述主壳体4底端固定有压力传感器10，所述主壳体4与压力传感器10之间通过O型圈9密封连接，所述压力传感器10通过导线及接插件与电路板6相连接，所述电路板6上设置有LORA通讯板，所述压力传感器10底端通过螺纹连接有压力传感器保护盖11，所述压力传感器保护盖11用于保护压力传感器10。

进一步地，所述电路板6由处理器核心板、主板、LORA通讯板、数据采集通讯板组成，所述处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板、数据采集通讯板，所述处理器核心板的输入端通过线路分别连接压力传感器10、内置电池5。

进一步地，所述处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH存储芯片、SRAM内存芯片，所述LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口块及模块电源电路，所述LORA天线接口与同轴线缆插座3通过接插的方式连接，所述主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、电源接口，所述数据采集通讯板包含通讯转换芯片。

进一步地，所述处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接，所述数据采集通讯板通过接插件与主板相连。

进一步地，所述压力传感器10为扩散硅压力传感器，所述内置电池5为一次性锂电池，所述通讯转换芯片为RS485、RS422或RS232通讯转换芯片。

进一步地，所述压力传感器10通过快速接头安装在待测的供水管网中，所述压力传感器10实时采集供水管网的压力值，并通过LORA通讯板发送至LORA网关或基站。

本实用新型同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，通过在远传通信部分采用了窄带物联网LORA技术，而LORA相较于传统2G/4G网络具有更高的信号接收灵敏度，达到了-148dBm，使得智能数据远传设备的无线性能有所增强，在井下信号更好，天线的安装方式更加灵活，此外，LORA通讯模块相较于传统的2G/4G模块成本更低，并且由于LORA工作于免费频段，设备与LORA网关/基站之间的通讯不需要通过移动、联通等运营商，不产生相应资费，降低了设备的生产使用成本；同时，降低了智能数据远传设备的功耗，增加了设备的续航能力，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的装配结构示意图；

图2是本实用新型的原理框图；

图3是本实用新型的正面结构示意图；

图4是本实用新型的俯视结构示意图；

图中：1、四芯航空插座 2、五芯航空插座 3、同轴线缆插座 4、主壳体 5、内置电池6、电路板 7、螺杆 8、电池扣具 9、O型圈 10、压力传感器 11、压力传感器保护盖。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

本实用新型包括主壳体4，主壳体4上部安装有四芯航空插座1、五芯航空插座2、同轴线缆插座3，同轴线缆插座3设置在四芯航空插座1、五芯航空插座2下方，四芯航空插座1用于连接外置电池包，五芯航空插座2用于连接其他仪表以采集数据，同轴线缆插座3用于连接LORA频段天线，主壳体4内部设有内置电池5、电路板6、螺杆7、电池扣具8，内置电池5通过导线及接插件与电路板6相连，内置电池5、电路板6通过螺杆7、电池扣具8固定在主壳体4内部，主壳体4底端固定有压力传感器10，主壳体4与压力传感器10之间通过O型圈9密封连接，压力传感器10通过导线及接插件与电路板6相连接，电路板6上设置有LORA通讯板，压力传感器10底端通过螺纹连接有压力传感器保护盖11，压力传感器保护盖11用于保护压力传感器10；压力传感器10为扩散硅压力传感器，内置电池5为一次性锂电池，通讯转换芯片为RS485、RS422或RS232通讯转换芯片等，压力传感器10通过快速接头安装在待测的供水管网中，压力传感器10实时采集供水管网的压力值，并通过LORA通讯板发送至LORA网关或基站。

其中，电路板6由处理器核心板、主板、LORA通讯板、数据采集通讯板组成，处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板、数据采集通讯板，处理器核心板的输入端通过线路分别连接压力传感器10、内置电池5，处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH存储芯片、SRAM内存芯片，LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口块及模块电源电路，LORA天线接口与同轴线缆插座3通过接插的方式连接，主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、电源接口，数据采集通讯板包含通讯转换芯片，处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接，数据采集通讯板通过接插件与主板相连。

附图1是采用LORA通讯模块的智能远传设备的结构示意图，由图可知该设备包括主壳体4，上部安装有四芯航空插座1，用于连接外置电池包；还安装有五芯航空插座2，用于连接第三方仪表，使得设备可以采集第三方仪表的数据；在两个航空插座的下方还安装有一个同轴线缆插座，用于在外部接插支持LORA频段的天线，同轴线缆插座在主壳体内部还有一根连接线连接到电路板上的天线接口。在主壳体4内部有内置电池5、电路板6、螺杆7、电池扣具8，其中内置电池5直接通过导线和接插件与电路板6相连，用于给整个设备供电，螺杆7和电池扣具8用于将内置电池5与电路板6固定在主壳体4内部，使主壳体内部的部件不会松动。O型圈9用于主壳体4与压力传感器10之间固定后的防水密封，使得设备整体达到IP68防护等级。压力传感器10通过导线和接插件与电路板6相连接，压力传感器10可以通过快速接头安装在待测的供水管网中，实时采集供水管网的压力值并保存在设备中，待发送周期到来是通过LORA通讯板发送至LORA网关/基站。压力传感器保护盖11通过螺纹与压力传感器10连接，用于设备不使用时保护压力传感器。

本实用新型中的电路板是整个采用LORA通讯模块的智能数据远传设备的核心部件，该电路板由四部分组成，分别是处理器核心板、主板、LORA通讯板、数据采集通讯板，处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH存储芯片、SRAM内存芯片等；LORA通讯板包含LORA通讯模、LORA天线接口块及模块相关的电源电路，LORA天线接口与同轴线缆插座3通过接插的方式连接；主板包含了蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、电源接口及其他板卡的连接部分等；数据采集通讯板根据支持的物理通讯协议的不同包含不同的通讯转换芯片(如RS485、RS422、RS232等)，并且在电路板上有一个接口与五芯航空接头2通过接插的方式连接。处理器核心板、LORT通讯板均采用PCB半孔封装，通过焊接的方式与主板连接，数据采集通讯板通过接插件与主板相连。这种模块化设计带来的好处是更换方便，降低维护难度。此次在原有的智能数据远传设备的电路板上将通讯板更换为LORA通讯板，使得设备具备了LORA通讯的功能。

本实用新型属于供水领域，是一种智能数据采集远传设备。其主要组件包括：窄带物联网通信模块，如LORA；支持LORA频段的天线；传感器采集模块，扩散硅压力传感器；数据通信传输模块，例如RS232、RS485、RS422等；处理器模块，包括单片机、SRAM、FLASH等；实时时钟模块；蓝牙模块；一次性锂电池等。将以上部分合理、符合技术规范的组合在一起即可实现功能。

本实用新型中用支持LORA技术的通信模块取代了原有设备中的2G/4G通信模块，对原有设备的电路进行了改造升级。通信模块选用了上海桑锐电子科技股份有限公司的SRWF-2E80B通信模块，支持中国LoRa应用联盟(CLAA)的通讯规约。通过通信模块的升级使得智能数据远传设备支持了LoRa技术，数据传输从宽带转向窄带。通过在远传通信部分采用了窄带物联网LORA技术，LORA全称为Long Range，是一种窄带物联网，作为低功耗广域网(LPWA)中的一种技术，其具有以下特点：远距离、低功耗(电池寿命长)、多节点、低成本。它使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即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，因此在此基础上研发的集中器/网关(Concentrator/Gateway)能够并行接收并处理多个节点的数据，大大扩展了系统容量。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：包括主壳体(4)，所述主壳体(4)上部安装有四芯航空插座(1)、五芯航空插座(2)、同轴线缆插座(3)，所述同轴线缆插座(3)设置在四芯航空插座(1)、五芯航空插座(2)下方，所述四芯航空插座(1)用于连接外置电池包，所述五芯航空插座(2)用于连接其他仪表以采集数据，所述同轴线缆插座(3)用于连接LORA频段天线，所述主壳体(4)内部设有内置电池(5)、电路板(6)、螺杆(7)、电池扣具(8)，所述内置电池(5)通过导线及接插件与电路板(6)相连，所述内置电池(5)、电路板(6)通过螺杆(7)、电池扣具(8)固定在主壳体(4)内部，所述主壳体(4)底端固定有压力传感器(10)，所述主壳体(4)与压力传感器(10)之间通过O型圈(9)密封连接，所述压力传感器(10)通过导线及接插件与电路板(6)相连接，所述电路板(6)上设置有LORA通讯板，所述压力传感器(10)底端通过螺纹连接有压力传感器保护盖(11)，所述压力传感器保护盖(11)用于保护压力传感器(10)。

2.如权利要求1所述的基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：所述电路板(6)由处理器核心板、主板、LORA通讯板、数据采集通讯板组成，所述处理器核心板的输出端通过线路分别连接主板、LORA通讯板、数据采集通讯板，所述处理器核心板的输入端通过线路分别连接压力传感器(10)、内置电池(5)。

3.如权利要求2所述的基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：所述处理器核心板包括单片机微控制器、FLASH存储芯片、SRAM内存芯片，所述LORA通讯板包括LORA通讯模块、LORA天线接口块及模块电源电路，所述LORA天线接口与同轴线缆插座(3)通过接插的方式连接，所述主板包括蓝牙模块、实时时钟模块、压力传感器接口、电源接口，所述数据采集通讯板包含通讯转换芯片。

4.如权利要求3所述的基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：所述处理器核心板、LORA通讯板均采用半孔封装结构，并通过焊接的方式与主板连接，所述数据采集通讯板通过接插件与主板相连。

5.如权利要求4所述的基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：所述压力传感器(10)为扩散硅压力传感器，所述内置电池(5)为一次性锂电池，所述通讯转换芯片为RS485、RS422或RS232通讯转换芯片。

6.如权利要求5所述的基于LORA的智能数据远传设备，其特征在于：所述压力传感器(10)通过快速接头安装在待测的供水管网中，所述压力传感器(10)实时采集供水管网的压力值，并通过LORA通讯板发送至LORA网关或基站。