CN209343163U - 一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，包括：开关量和模拟量信号处理模块，用于实现单一或组合的开关量信号和模拟量信号的采集、输出和处理；数字信号处理模块，用于各种数字信号的采集、输出和处理；主控MCU模块，用于对各种开关量信号、模拟量信号和数字信号进行处理，以及实现基于LoRa通讯模块的LoRa物理层PHY的链路、网络、传输和应用等协议层；参数配置模块，用于对所述模块内部各种参数、各种数字接口的波特率以及通讯方式进行配置；LoRa通讯模块，用于整个通信协议的通讯介质和物理层PHY以实现LoRa无线通讯；以及电源电路模块，用于所述模块各部分的正常供电。本通用采集和控制模块，适合多种应用场合，快速便捷、成本低。

Description

一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块

技术领域

本实用新型涉及LoRa无线通讯技术和数据采集技术领域，具体为一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块。

背景技术

LoRa是一种低功耗局域网无线通讯标准。无线通讯低功耗一般很难覆盖远距离，远距离一般功耗高，而LoRa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3到5倍。随着LoRa这类物联网基础通讯技术的成熟和物联网系统各组成部分的发展，大量传统终端设备节点，存在连入物联网的需求，但对这些终端节点产品进行接入物联网的系统升级，存在一定的技术难度和时间成本投入，在某些特殊场合下，无法布通信线或电源线，无法给设备供电和进行有线通讯，或者需要采集某些无源终端节点，如机械开关或触点等简单的开关量信号，所以急需一种内置电池并无线通讯的采集模块。

现有技术如公开号为CN107657801A的发明公开了一种基于LORA的数据采集传输系统，包括主控MCU模块和与其相连的电源电路、模拟量采集单元、数字量采集单元；还包括LORA模块、LORA网关和监控中心，主控MCU模块与LORA模块通过SPI通讯，所述LORA模块，用于将所述数据转换为LORA数据后，将所述LORA数据发送至所述LORA网关；所述LORA网关，用于接收所述LORA数据，并将所述LORA数据转换为流量数据后发送至所述监控中心。该发明实现了被测信号与系统的电气隔离，增强了抗干扰能力，在复杂的现场环境中运行可靠；其次可以通过无线通讯将现场数据更加方便、快捷的传输到监控中心。但是其所具备的信号采集与控制接口通用性差，可适应的应用场合存在较大局限性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，以解决上述背景技术中提出的现有技术中基于LORA的数据采集传输系统存在其所具备的信号采集与控制接口通用性差，可适应的应用场合存在较大局限性的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其包括：

开关量和模拟量信号处理模块，用于实现单一或组合的开关量信号和模拟量信号的采集、输出以及处理，其包括接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元；数字信号处理模块，用于各种数字信号的采集、输出以及处理；主控MCU模块，用于对各种开关量信号、模拟量信号和数字信号进行处理，以及实现基于LoRa通讯模块的LoRa物理层PHY的链路、网络、传输和应用等协议层；参数配置模块，用于对所述模块内部各种参数、各种数字接口的波特率以及通讯方式进行配置；LoRa通讯模块，用于整个通信协议的通讯介质和物理层PHY以实现LoRa无线通讯；以及电源电路模块，用于所述模块各部分的正常供电，其包括外部供电单元和内部供电单元；

其中，接口单元、产品组合集成单元、功能组合集成单元、参数配置模块、LoRa通讯模块、数字信号处理模块、外部供电单元以及内部供电单元均连接主控MCU模块，参数配置模块分别连接接口单元、产品组合集成单元以及功能组合集成单元。

优选的，所述接口单元包括开关量输入D I信号接口、开关量输出DO信号接口、模拟量输入AI信号接口和模拟量输出AO信号接口；所述产品组合集成单元至少包括开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量采集模块和模拟量输出模块；所述功能组合集成单元至少包括开关量输入输出模块和模拟量输入输出模块。

优选的，所述数字信号处理模块包括UART数字信号接口、232数字信号接口、SPI数字信号接口和I2C数字信号接口。

优选的，所述参数配置模块包括集成有参数配置软件的模块以及与之连接的参数录入设备。

优选的，所述外部供电单元包括终端设备节点电源输入设备或辅助电源，所述内部供电单元包括电池组。

优选的，所述接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元均同时连接多个开关量信号设备和多个模拟量信号设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，通过多样化和可配置的采集和控制接口以及组合的适应多种不同产品或多种不同功能的综合性采集和控制接口，方便和各种终端设备对接，另外，其采用低功耗远距离的标准LoRa无线通讯方式，不需要布线不需要中继便可实现大范围的标准无线物联网系统组建，对于大量传统未接入物联网的终端，采用本技术方案的通用采集和控制模块，可以快速接入物联网，适合新建智慧工厂、智慧社区、智能楼宇等应用场合，且快速便捷、成本低廉，具有广阔的市场应用前景和很高的经济价值。

附图说明

图1为本实用新型一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其包括：

开关量和模拟量信号处理模块，用于实现单一或组合的开关量信号和模拟量信号的采集、输出以及处理，其包括接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元；数字信号处理模块，用于各种数字信号的采集、输出以及处理；主控MCU模块，用于对各种开关量信号、模拟量信号和数字信号进行处理，以及实现基于LoRa通讯模块的LoRa物理层PHY的链路、网络、传输和应用等协议层；参数配置模块，用于对所述模块内部各种参数、各种数字接口的波特率以及通讯方式进行配置；LoRa通讯模块，用于整个通信协议的通讯介质和物理层PHY以实现LoRa无线通讯；以及电源电路模块，用于所述模块各部分的正常供电，其包括外部供电单元和内部供电单元；

其中，接口单元、产品组合集成单元、功能组合集成单元、参数配置模块、LoRa通讯模块、数字信号处理模块、外部供电单元以及内部供电单元均连接主控MCU模块，参数配置模块分别连接接口单元、产品组合集成单元以及功能组合集成单元。

开关量和模拟量信号处理模块，用于实现单一或组合的开关量信号和模拟量信号的采集、输出以及处理，其包括接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元。实际运用时，接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元均同时连接多个开关量信号设备和多个模拟量信号设备，根据实际需要可选择性地进行开关量信号和模拟量信号的单一或组合采集、输出以及处理。具体的，接口单元包括开关量输入DI信号接口、开关量输出DO信号接口、模拟量输入AI信号接口和模拟量输出AO信号接口；产品组合集成单元根据实际需求和不同接口类型实现不同的产品组合，其至少包括开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量采集模块和模拟量输出模块；功能组合集成单元实现以上模块功能组合，其至少包括开关量输入输出模块和模拟量输入输出模块。其中，DI接口用于开关量的采集，包括有源节点和无源节点，例如开关按键、报警按钮等各类触点；DO接口用于驱动和控制各类开关类设备；AI接口用于4～20mA或0-5V这类模拟量信号的输入采集；AO接口用于输出4～20mA或0-10V等模拟量信号。

数字信号处理模块，用于各种数字信号的采集、输出以及处理。数字信号处理模块包括UART数字信号接口、232数字信号接口、SPI数字信号接口和I2C数字信号接口。

主控MCU模块，用于对各种开关量信号、模拟量信号和数字信号进行处理，以及实现基于LoRa通讯模块的LoRa物理层PHY的链路、网络、传输和应用等协议层。

参数配置模块，用于对所述模块内部各种参数、各种数字接口的波特率以及通讯方式进行配置。具体的，参数配置模块包括集成有参数配置软件的模块以及与之连接的参数录入设备，为了适用不同的使用场合，模块内部的各种参数，如D I输入是上升沿还是下降沿触发、DO输出脉冲还是恒定电平、AI采集频率和单位换算，以及各种数字接口的波特率、通讯方式等都可以通过参数配置软件以及与之连接的参数录入设备进行配置。

LoRa通讯模块，用于整个通信协议的通讯介质和物理层PHY以实现LoRa无线通讯。LoRa通讯模块采用标准LoRa技术作为无线通讯的物理层，MAC层和应用层可以使用标准的LoRaWAN协议，也可使用其它或私有协议。可以不需要布线，实现远距离的无线数据传输。

电源电路模块，用于所述模块各部分的正常供电，其包括外部供电单元和内部供电单元。具体的，供电采用外部供电和内置电池供电两种方式，外部供电由终端设备节点或辅助电源提供；对于一些通讯频次较低、不需要实时控制的终端节点，以及一些无源节点，可采用电池供电，不需要额外从终端取点。例如一个紧急按钮、或是开关面板等，只需要这款内置电池的通用开关量采集模块即可实现通过LoRa无线通讯接入物联网，对于某些终端节点断电情况下还需实现采集和控制功能的情况，内置电池也可做为本模块的后备电池使用。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，包括：

开关量和模拟量信号处理模块，用于实现单一或组合的开关量信号和模拟量信号的采集、输出以及处理，其包括接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元；

数字信号处理模块，用于各种数字信号的采集、输出以及处理；

主控MCU模块，用于对各种开关量信号、模拟量信号和数字信号进行处理，以及实现基于LoRa通讯模块的LoRa物理层PHY的链路、网络、传输和应用等协议层；

参数配置模块，用于对所述模块内部各种参数、各种数字接口的波特率以及通讯方式进行配置；

LoRa通讯模块，用于整个通信协议的通讯介质和物理层PHY以实现LoRa无线通讯；以及

电源电路模块，用于所述模块各部分的正常供电，其包括外部供电单元和内部供电单元；

其中，所述接口单元、产品组合集成单元、功能组合集成单元、参数配置模块、LoRa通讯模块、数字信号处理模块、外部供电单元以及内部供电单元均连接主控MCU模块，所述参数配置模块分别连接接口单元、产品组合集成单元以及功能组合集成单元。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，所述接口单元包括开关量输入DI信号接口、开关量输出DO信号接口、模拟量输入AI信号接口和模拟量输出AO信号接口；所述产品组合集成单元至少包括开关量采集模块、开关量输出模块、模拟量采集模块和模拟量输出模块；所述功能组合集成单元至少包括开关量输入输出模块和模拟量输入输出模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，所述数字信号处理模块包括UART数字信号接口、232数字信号接口、SPI数字信号接口和I2C数字信号接口。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，所述参数配置模块包括集成有参数配置软件的模块以及与之连接的参数录入设备。

5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，所述外部供电单元包括终端设备节点电源输入设备或辅助电源，所述内部供电单元包括电池组。

6.根据权利要求1所述的一种基于LoRa无线通讯技术的通用采集和控制模块，其特征在于，所述接口单元、产品组合集成单元和功能组合集成单元均同时连接多个开关量信号设备和多个模拟量信号设备。