CN209460927U - 一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，包括无线水压变送器、中继器和集中器；无线水压变送器与中继器无线通信连接，中继器和集中器无线通信连接；无线水压变送器包括压力传感器、运算放大电路、MCU电路、第一SX1278射频电路、电源控制电路和供电电源；中继器包括第二SX1278射频电路、第三SX1278射频电路和第一STM32处理电路；集中器包括第四SX1278射频电路、第二STM32处理电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路；本实用新型具有功耗低，抗干扰能力强，传输距离远等特点，电路简单，具有很高的市场应用前景。

Description

一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统

技术领域

本实用新型属于水压采集技术领域，具体涉及一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统。

背景技术

随着城市化发展，消防火灾问题日益突出。但是由于很多消防设施老旧，尤其是消防供水系统，常常处于故障状态。一旦发生火灾，将无法及时提供充足的消防用水，必将造成巨大的人员伤亡和财产损失。采用人工抄表来采集管网水压的方式已不能满足当今社会的需求。许多新型电子信息技术已经大量运用到消防等远程抄表领域，推动了这些领域的发展。如ZigBee无线传输技术已经在很多行业广泛应用，但是ZigBee在数据传输过程中容易受到地理环境和建筑物的影响，只适合近距离的数据传输，且抗干扰能力弱。而且ZigBee本身功耗较大，难以应用于对功耗要求较高的场所。因此设计一种具有传输距离远、低功耗等特点的无线水压采集系统就显得十分必要。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，本基于LoRa的远程低功耗水压采集系统具有功耗低，抗干扰能力强，传输距离远等特点；解决了ZigBee等无线抄表系统常见的功耗大，传输距离近，在建筑物中具有通信死角的问题；电路简单，具有很高的市场应用前景。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，包括无线水压变送器、中继器和集中器，所述无线水压变送器与中继器无线通信连接，所述中继器和集中器无线通信连接；

所述无线水压变送器包括压力传感器、运算放大电路、MCU电路、第一SX1278射频电路、电源控制电路和供电电源，所述压力传感器与运算放大电路连接，所述运算放大电路与MCU电路连接，所述MCU电路和第一SX1278射频电路连接，所述MCU电路和压力传感器均与供电电源连接，所述运算放大电路和第一SX1278射频电路均通过电源控制电路与供电电源连接，所述MCU电路与电源控制电路连接；

所述中继器包括第二SX1278射频电路、第三SX1278射频电路和第一STM32处理电路，所述第二SX1278射频电路与第一SX1278射频电路无线通信连接，所述第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一STM32处理电路连接；

所述集中器包括第四SX1278射频电路、第二STM32处理电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路，所述第四SX1278射频电路与第三SX1278射频电路无线通信连接，所述第四SX1278射频电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路均与第二STM32处理电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述压力传感器采用陶瓷压阻压力传感器，所述运算放大电路包括电阻R1至电阻R5、电容C1至电容C3和芯片AD623，所述芯片AD623的引脚1与引脚8通过电阻R3连接，所述芯片AD623的引脚2分别连接有电阻R1和电容C1，所述电容C1的另一端连接地线，所述芯片AD623的引脚3分别连接有电阻R2和电容C2，所述电容C2的另一端和芯片AD623的引脚4均连接地线，所述电阻R1和电阻R2的另一端均连接陶瓷压阻压力传感器，所述芯片AD623的引脚5分别连接有电容C3、电阻R5和电阻R4，所述电容C3和电阻R5的另一端均连接地线，所述电阻R4的另一端和芯片AD623的引脚7均连接供电电源，所述芯片AD623的引脚6与MCU电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述MCU电路采用芯片STM8SOO3，所述芯片STM8SOO3的引脚4分别连接有电阻R6和电容C4，所述电阻R6另一端连接供电电源，所述电容C4的另一端连接地线，所述芯片STM8SOO3的引脚7连接地线且引脚8通过电容C5连接地线，所述芯片STM8SOO3的引脚19与运算放大电路内的芯片AD623的引脚6连接，所述芯片STM8SOO3的引脚10、引脚15、引脚16和引脚17均与第一SX1278射频电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一SX1278射频电路包括芯片SX1278和射频电路，所述射频电路包括芯片PE4259、电感L1至电感L8、电容C15至电容C31、电阻R8和电阻R9，所述芯片SX1278的引脚1分别连接有电感L1和电感L2，所述电感L2的另一端分别连接有电容C15和电容C16，所述电感L1和电容C15均连接地线，所述电容C16的另一端通过电阻R8连接有电容C17,所述电容C17的另一端与芯片PE4259的引脚1连接，所述芯片PE4259的引脚2连接地线，所述芯片SX1278的引脚27连接有电感L3，所述电感L3的另一端分别连接有电感L4、电容C18和电容C19，所述电容C19的另一端通过电感L5分别连接有电容C20、电容C21和电感L6，所述电容C21和电感L6的另一端相互连接后分别连接有电容C22、电感L7和电容C23，所述电感L7和电容C23的另一端相互连接后分别与电容C24和芯片PE4259的引脚3连接，所述电容C18、电容C20、电容C22和电容C24的另一端均连接地线，所述芯片SX1278的引脚25分别与电感L4的另一端、电容C30和电容C31连接，所述电容C30和电容C31的另一端均连接地线，所述芯片PE4259的引脚的4分别与电阻R9和电容C25连接，所述电阻R9的另一端与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚13连接，所述电容C25的另一端分别与电容C26、电容C28和地线连接，所述芯片PE4259的引脚5通过电容C27分别与电容C26和电感L8连接，所述电感L8分别与电容C28和天线ANT连接，所述芯片PE4259的引脚6连接有供电电源且通过电容C29连接地线，所述芯片SX1278的引脚7通过电阻R7与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚5连接，所述芯片SX1278的引脚16与芯片STM8SOO3的引脚10连接，所述芯片SX1278的引脚17与芯片STM8SOO3的引脚17连接，所述芯片SX1278的引脚18与芯片STM8SOO3的引脚16连接，所述芯片SX1278的引脚19与芯片STM8SOO3的引脚15连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述电源控制电路包括电阻R10至电阻R13、电容C32至电容C35以及三极管Q1至三极管Q4；所述三极管Q1的基极通过电阻R10与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚1连接，所述三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极通过电阻R11与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极与供电电源连接，所述三极管Q2的集电极分别与电容C32、电容C33以及运算放大电路内的电阻R4和芯片AD623的引脚7连接，所述电容C32和电容C33的另一端均连接地线；所述三极管Q3的基极通过电阻R12与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚14连接，所述三极管Q3的发射极连接地线，三极管Q3的集电极通过电阻R13与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极与供电电源连接，所述三极管Q4的集电极分别与电容C34、电容C35以及芯片SX1278连接，所述电容C34和电容C35的另一端均连接地线，所述供电电源采用干电池。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一STM32处理电路采用芯片STM32F103RBT6，所述第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构；

所述中继器还包括第一电源系统，所述第一电源系统包括12V直流适配器和LM1117-3.3V稳压电路，所述12V直流适配器和LM1117-3.3V稳压电路连接，所述LM1117-3.3V稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V电源转换为3.3V电源并分别为芯片STM32F103RBT6、第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路供电。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述中继器还包括第二RS232串口电路，所述第二RS232串口电路包括芯片MAX3232和DB9接口，所述芯片MAX3232的引脚11与芯片STM32F103RBT6的引脚16连接，芯片MAX3232的引脚12与芯片STM32F103RBT6的引脚17连接，所述芯片MAX3232的引脚13和引脚14均与DB9接口连接。

所述中继器还包括四路七段数码管，所述四路七段数码管与芯片STM32F103RBT6连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第四SX1278射频电路与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构，所述第一RS232串口电路与中继器内的第二RS232串口电路采用相同的电路结构，所述第二STM32处理电路采用芯片STM32F103RCT6；

所述集中器还包括第二电源系统，所述第二电源系统包括12V直流适配器、LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路，所述12V直流适配器分别与LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路连接，所述LM1117-3.3V稳压电路用于将12V电源转换为3.3V电源并分别为芯片STM32F103RCT6、以太网接口电路和第一RS232串口电路供电，所述LM2596-3.3V稳压电路用于将12V电源转换为3.3V电源并为第四SX1278射频电路供电，所述LM2596-ADJ可调稳压电路用于将12V电源转换为3.6V到4.2V电源并为4G模块供电。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述以太网接口电路包括以太网芯片W5500和RJ45网口，所述以太网芯片W5500的引脚32与芯片STM32F103RCT6的引脚20连接，所述以太网芯片W5500的引脚33与芯片STM32F103RCT6的引脚21连接，所述以太网芯片W5500的引脚34与芯片STM32F103RCT6的引脚22连接，所述以太网芯片W5500的引脚35与芯片STM32F103RCT6的引脚23连接，所述以太网芯片W5500的引脚36与芯片STM32F103RCT6的引脚26连接，所述以太网芯片W5500的引脚37与芯片STM32F103RCT6的引脚27连接；所述以太网芯片W5500的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与RJ45网口连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述4G模块采用芯片L710-CN-30，所述芯片L710-CN-30的引脚37用于与芯片STM32F103RCT6的引脚42连接，所述芯片L710-CN-30的引脚38用于与芯片STM32F103RCT6的引脚43连接，所述芯片L710-CN-30的引脚41用于连接4g天线，所述芯片L710-CN-30的引脚29至引脚32用于连接SIM卡槽。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型将SX1278射频芯片的LoRa远程抄表技术运用到水压采集系统中，不仅可以减小地理环境和建筑物对无线通信造成的通信盲区，大大提高系统使用范围和稳定性，而且可以降低无线变送器的功耗。具有功耗低，抗干扰能力强，传输距离远等特点；解决了ZigBee等无线抄表系统常见的功耗大，传输距离近，在建筑物中具有通信死角的问题；电路简单，具有很高的市场应用前景。

（2）本实用新型的无线水压变送器具有每隔一段时间采集并发送一次水压数据的功能，其它时间MCU电路内的芯片STM8SOO3处于休眠的低功耗模式, 芯片STM8SOO3进入休眠耗模式前可通过电源控制电路关断运算放大电路的电源VCC2和第一SX1278射频电路的电源VCC3，以确保真正的低功耗。规定的休眠时间到，通过内部的定时器唤醒芯片STM8SOO3，芯片STM8SOO3进入工作状态，同时通过电源控制电路打开运算放大电路的电源VCC2和第一SX1278射频电路使系统正常工作。

（3）本实用新型通过无线水压变送器内的信号放大电路（运算放大电路）设计确保水压采集的准确性；通过无线水压变送器低功耗设计确保电池供电的持久性；通过基于LoRa的通信电路设计确保远程数据传输的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为无线水压变送器的电路原理框图。

图3为无线水压变送器内的运算放大电路的电路原理示意图。

图4为无线水压变送器内的MCU电路的电路原理示意图。

图5为无线水压变送器内的第一SX1278射频电路的电路原理示意图。

图6为无线水压变送器内的电源控制电路的电路原理示意图。

图7为压力传感器水压值与AD拟合曲线图。

图8为无线水压变送器的主程序流程图。

图9为中继器的电路原理框图。

图10为中继器内的LM1117-3.3V稳压电路的电路原理示意图。

图11为中继器内的第一STM32处理电路的电路原理示意图。

图12为中继器内的第二RS232串口电路的电路原理示意图。

图13为中继器的主程序流程图。

图14为集中器的电路原理框图。

图15为集中器内的LM2596-3.3V稳压电路的电路原理示意图。

图16为集中器内的LM2596-ADJ可调稳压电路的电路原理示意图。

图17为集中器内的第二STM32处理电路的电路原理示意图。

图18为集中器内的以太网接口电路的电路原理示意图。

图19为集中器内的4G模块的电路原理示意图。

图20为集中器的主程序流程图。

具体实施方式

LoRa技术是一种扩频通信技术，该技术本身具有传输距离远，功耗低，稳定性高，抗干扰性强等特点。基于此，本实施例将SX1278射频芯片的LoRa远程抄表技术运用到水压采集系统中，不仅可以减小地理环境和建筑物对无线通信造成的通信盲区，大大提高系统使用范围和稳定性，而且可以降低无线变送器的功耗。

下面根据图1至图20对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

本实施例提供一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，由无线水压变送器、中继器和集中器三部分构成，整个系统结构框图如图1所示。

其中无线水压变送器与中继器无线通信连接，中继器和集中器无线通信连接。

为了克服布线带来的不便，无线水压变送器采用电池供电，负责采集水压数据并通过SX1278射频芯片无线发送到中继器内。中继器的主要功能用于通过SX1278射频芯片接收无线水压变送器发送的水压数据并将水压数据通过另一个SX1278射频芯片无线发送到集中器（即集中控制器）内，一个中继器理论上可以接收无限多个无线水压变送器发来的数据。但是为了避免多个无线水压变送器同时发送数据造成信道阻塞，在自定义通信协议中规定，一个中继器最多只能接收255个无线水压变送器发来的数据。集中器用于通过SX1278射频芯片无线接收中继器发送的水压数据并将水压数据并通过4G模块、以太网上传至服务器或者通过RS232上传至计算机内。为了减小无线水压变送器、中继器、集中器三者之间通信同频干扰。无线水压变送器与中继器之间采用433MHz频率进行通信，中继器与集中器之间采用470MHz频率进行通信。

每个无线水压变送器只可以发送给指定的一个中继器，但是每个中继器可以接收多个无线水压变送器的数据，同理，每个集中器也可以接收多个中继器传递过来的数据。无线水压变送器、中继器、集中器三者之间采用单向网络传输模式。无线水压变送器每隔一段时间采集并发送一次水压数据给指定的中继器，其它时间无线水压变送器处于休眠状态，以降低功耗。集中器接收到数据后，每隔固定的时间将所有数据发送给服务器或者计算机。集中器在一定的时间内没有收到某个无线水压变送器的数据，则判定此无线水压变送器发送故障。采用这样的设计可以大大降低无线变送器的功耗和整个网络通讯设备之间的数据量。

无线水压变送器的电路结构如图2所示，包括压力传感器、运算放大电路、MCU电路、第一SX1278射频电路、电源控制电路和供电电源，其中压力传感器与运算放大电路连接，运算放大电路与MCU电路连接，MCU电路和第一SX1278射频电路连接，MCU电路和压力传感器均与供电电源连接，运算放大电路和第一SX1278射频电路均通过电源控制电路与供电电源连接，MCU电路与电源控制电路连接。无线水压变送器内的供电电源采用干电池供电，提供3.3V供电电源。

无线水压变送器通过压力传感器获取模拟信号，信号经运算放大电路放大后，再经过模数转换成数字量，最终通过第一SX1278射频电路发送出去。其设计量程为0～1.8Mpa。根据不同批次压力传感器的不同线性特征，需要对其进行标定与调零。整个无线变送器采用干电池供电，为了保证无线水压变送器能长久工作，需要对其进行低功耗设计。

压力传感器采用陶瓷压阻压力传感器，陶瓷压阻压力传感器的内部是一个由四个厚膜电阻连接成的惠斯通电桥。当外部压力作用于膜片时，电阻值发生改变，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性电压信号。信号经过运算放大电路放大后输入MCU电路内的STM8型MCU的ADC引脚。

本实施例的运算放大电路如图3所示，包括电阻R1至电阻R5、电容C1至电容C3和芯片AD623（U1），芯片AD623的引脚1与引脚8通过电阻R3连接，芯片AD623的引脚2分别连接有电阻R1和电容C1，电容C1的另一端连接地线，芯片AD623的引脚3分别连接有电阻R2和电容C2，电容C2的另一端和芯片AD623的引脚4均连接地线，电阻R1和电阻R2的另一端均通过接口J1连接陶瓷压阻压力传感器，芯片AD623的引脚5分别连接有电容C3、电阻R5和电阻R4，电容C3和电阻R5的另一端均连接地线，电阻R4的另一端和芯片AD623的引脚7均连接电源VCC2，电源VCC2采用干电池提供的3.3V供电电源；芯片AD623的引脚6（OUTPUT）为运算放大电路的输出端，与MCU电路内的芯片STM8SOO3的PD2引脚连接。图3中J1为AD623与陶瓷压阻压力传感器的接口。VCC2和GND为陶瓷压阻压力传感器提供电源。S-、S+为模拟输入端。

本实施例中的MCU电路如图4所示，采用芯片STM8SOO3（U2），芯片STM8SOO3的引脚4分别连接有电阻R6和电容C4，电阻R6另一端连接3.3V供电电源，电容C4的另一端连接地线，芯片STM8SOO3的引脚7连接地线且引脚8通过电容C5连接地线，芯片STM8SOO3的引脚19与运算放大电路内的芯片AD623的引脚6连接，芯片STM8SOO3的引脚10、引脚15、引脚16和引脚17均与第一SX1278射频电路连接。图4中的J2为下载接口和异步串行接口。

本实施例的无线水压变送器的LORA通信部分采用第一SX1278射频电路，参见图5，第一SX1278射频电路包括SX1278射频芯片（U3）和射频电路。SX1278射频芯片是LoRa射频部分的核心，也是整个水压采集系统通信的核心，工作频段为137-525MHz。SX1278射频芯片除了支持LoRa的调制方式，还支持FSK、GSK、MSK等多种调制方式。当它工作在LORA调制模式时，具有-148dbm的高灵敏度。SX1278射频芯片的基本外围电路设计如图5所示，其中芯片SX1278的引脚2通过电容C6连接地线，引脚3通过电容C7连接地线，引脚3连接电源VDD_RF，引脚4通过电容C8连接地线，引脚5通过电容C9连接地线，引脚5和引脚6均连接晶振X1，引脚6通过电容C10连接地线，引脚7通过电容C11连接地线，引脚14通过电容C12连接地线且引脚14连接电源VDD_RF，引脚15、引脚20、引脚21、引脚22、引脚23、引脚27均连接地线，引脚24连接电源VDD_RF且引脚24分别通过电容C13和电容C14连接地线，其中电源VDD_RF均可采用3.3V供电电源。SX1278射频芯片的第3、14和24引脚，分别是模拟电路，数字电路和射频电路的电源。三者电压范围同为1.8V-3.7V，可用同一个电源VCC3（即3.3V供电电源）供电。电容C7、C12、C13、C14为滤波电容，用于减少电源纹波以保证电源的稳定性。SX1278射频芯片通过SPI接口与MCU电路进行通信，具体地：芯片SX1278的引脚16与芯片STM8SOO3的引脚10连接，芯片SX1278的引脚17与芯片STM8SOO3的引脚17连接，芯片SX1278的引脚18与芯片STM8SOO3的引脚16连接，芯片SX1278的引脚19与芯片STM8SOO3的引脚15连接。芯片SX1278的引脚7通过电阻R7与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚5连接，MCU电路可以控制NRESET引脚（即芯片SX1278的引脚7）复位SX1278射频芯片。

SX1278射频芯片需要通过外围射频电路发射、接收电磁波来传输信号。SX1278射频芯片外围的射频电路如图5所示，包括射频开关芯片PE4259（U4）、电感L1至电感L8、电容C15至电容C31、电阻R8和电阻R9，芯片SX1278的引脚1分别连接有电感L1和电感L2，电感L2的另一端分别连接有电容C15和电容C16，电感L1和电容C15均连接地线，电容C16的另一端通过电阻R8连接有电容C17,电容C17的另一端与芯片PE4259的引脚1连接，芯片PE4259的引脚2连接地线；芯片SX1278的引脚27连接有电感L3，电感L3的另一端分别连接有电感L4、电容C18和电容C19，电容C19的另一端通过电感L5分别连接有电容C20、电容C21和电感L6，电容C21和电感L6的另一端相互连接后分别连接有电容C22、电感L7和电容C23，电感L7和电容C23的另一端相互连接后分别与电容C24和芯片PE4259的引脚3连接，电容C18、电容C20、电容C22和电容C24的另一端均连接地线；芯片SX1278的引脚25分别与电感L4的另一端、电容C30和电容C31连接，电容C30和电容C31的另一端均连接地线；芯片PE4259的引脚的4分别与电阻R9和电容C25连接，电阻R9的另一端与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚13连接，MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚13用于控制射频电路的射频开关芯片PE4259执行接收工作或者执行发射工作；电容C25的另一端分别与电容C26、电容C28和地线连接，芯片PE4259的引脚5通过电容C27分别与电容C26和电感L8连接，电感L8分别与电容C28和天线ANT连接，芯片PE4259的引脚6连接有供电电源且通过电容C29连接地线。

SX1278射频芯片有两个发射引脚PA_BOOST、RFO_LF和一个接收引脚RFI_LF。PA_BOOST引脚发射功率最高为20dBm，发射电流为120mA左右；RFO_LF引脚功率最高为14dBm，发射电流最低为29mA。为了保证最长的通信距离和稳定的通信品质，本实施例选用高功率发射引脚PA_BOOST作为发射端。使用PE4259射频开关芯片来控制收发，将收发支路分开。在PA_BOOST发射端用电感电容组成匹配电路，然后进入PE4259射频开关芯片。RFI_LF接收端也是电感电容组成匹配电路。PE4259射频开关芯片后端有一个由L8、C26、C28组成Π型滤波器，不仅有利于去除发射的谐波，并且能滤除接收时的干扰信号。

本实施例的无线水压变送器采用每隔一段时间采集并发送一次水压数据，其它时间MCU芯片STM8SOO3处于休眠的低功耗模式,MCU芯片STM8SOO3进入休眠耗模式前通过电源控制电路关断运算放大电路的电源VCC2和第一SX1278射频电路的电源VCC3，以确保真正的低功耗。规定的休眠时间到，唤醒芯片STM8SOO3，芯片STM8SOO3进入工作状态，同时打开相应的电源使系统正常工作。其电源控制电路如图6所示，包括电阻R10至电阻R13、电容C32至电容C35以及三极管Q1至三极管Q4；三极管Q1的基极通过电阻R10与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚1连接，三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极通过电阻R11与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与3.3V供电电源连接，三极管Q2的集电极分别与电容C32、电容C33以及运算放大电路内的电阻R4和芯片AD623的引脚7连接，电容C32和电容C33的另一端均连接地线。三极管Q3的基极通过电阻R12与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚14连接，三极管Q3的发射极连接地线，三极管Q3的集电极通过电阻R13与三极管Q4的基极连接，三极管Q4的发射极与3.3V供电电源连接，三极管Q4的集电极分别与电容C34、电容C35以及芯片SX1278连接，电容C34和电容C35的另一端均连接地线。本实施例无线水压变送器内的电源控制电路采用四个三极管（Q1至Q4），组成两组开关电路，分别控制运算放大电路的电源VCC2和第一SX1278射频电路的电源VCC3的通断。当无线水压变送器需要发送数据时，芯片STM8SOO3使POUT1为高电平，NPN型三极管Q1导通，此时PNP型三极管Q2的基极被拉低，Q2导通，运算放大电路的电源VCC2被接通,图3所示的运算放大电路处于工作状态，用来放大压力传感器采集的电信号。反之，芯片STM8SOO3使POUT1为低电平时，Q1、Q2被关断，以实现运算放大电路不工作时关闭其电源VCC2，确保电路低功耗。同理，POUT2为高电平时，第一SX1278射频电路的电源VCC3接通, 第一SX1278射频电路处于数据收发的工作状态。POUT2为低电平时，关闭第一SX1278射频电路的电源VCC3,确保电路低功耗。

模拟信号经芯片STM8SOO3的ADC数模转换后的数值保存在芯片STM8SOO3的内部AD寄存器中。为了确定寄存器中AD值对应的具体水压值，需要进行调零和标定。标定时，将无线水压变送器与标准水压传感器接在同一根通管上，在0～1.8Mpa内，选取多个水压测量点，记录标准水压传感器水压值p与芯片STM8SOO3对应的AD寄存器中的十进制数值y，采用Origin得到压力传感器水压值与AD拟合曲线图，如图7所示，横坐标为压力传感器水压值，纵坐标为AD值，一次拟合函数如下：

(1)；

式中，p为传感器水压值。该函线性数拟合度为0.99998，高线性拟合度表示MCU对应的AD寄存器与水压呈良好的线性关系。

由于压力传感器制造误差等各种原因，当没有水时，其AD值并不为零，所以需要对压力传感器进行调零。本实施例中调零采用软件调零的方式，在水压为零的情况下，按下无线水压变送器上的按钮，进入调零模式，无线水压变送器记录下此时的AD值作为零点值。

无线水压变送器的主程序流程图如图8所示。在主程序中，首先实现串口初始化配置，SX1278射频芯片等初始化配置，然后判断MCU芯片STM8SOO3内部存储单元EEPROM中是否保存过变送器地址、零点AD值基本信息,如果没有则继续等待，有则读取基本信息。此时进入主程序循环，在主循环中进入休眠，等待规定的休眠时间到，唤醒休眠，唤醒后打开运算放大电路和第一SX1278射频电路的电源，采集水压数据并发送出去，然后关闭运算放大电路和第一SX1278射频电路的电源并再次进入休眠，以确保低功耗。

无线水压变送器采集水压数据，利用SX1278射频芯片将水压数据按自定义的报文格式发送出去，报文格式如表1所示，一条报文由六个字节构成，除起始字节和结束字节，还包括此无线水压变送器的地址，中继器的地址，水压数据和数据校验。

表1：通信报文格式

起始	无线水压变送器地址	中继器地址	数据	校验	结束
						A3H	XXH	XXH	XXH	XXH	0AH

本实施例的中继器将无线水压变送器发出的数据传递给集中器，从而解决无线通信远距离传输问题和无线通信地理盲区问题。为了增加中继器的收发效率，中继器采用两块SX1278射频芯片，一块负责接收，另一块负责发送。具体硬件电路如图9所示，包括第二SX1278射频电路、第三SX1278射频电路和第一STM32处理电路，第二SX1278射频电路与无线水压变送器内的第一SX1278射频电路无线通信连接，负责接收水压数据；第三SX1278射频电路与集中器内的第四SX1278射频电路无线通信连接，负责发送水压数据；第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一STM32处理电路连接。中继器还包括第二RS232串口电路和四路七段数码管，第二RS232串口电路和四路七段数码管均与第一STM32处理电路连接。

本实施例的中继器还包括第一电源系统，第一电源系统由外部12V直流适配器和内部LM1117-3.3V稳压电路构成，12V直流适配器和LM1117-3.3V稳压电路连接，其中LM1117-3.3V稳压电路如图10所示，包括电容C36至电容C40、电阻R14、发光二极管LED1以及芯片LM1117-3.3V（U5）。LM1117-3.3V稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V直流电源转换为3.3V直流电源并为整个中继器（即芯片STM32F103RBT6、第二SX1278射频电路、第三SX1278射频电路和第二RS232串口电路等）供电。

参见图11，本实施例的第一STM32处理电路采用芯片STM32F103RBT6（U6），其中芯片STM32F103RBT6的引脚1连接3.3V电源，芯片STM32F103RBT6的引脚2和引脚4用于连接外部按键电路；芯片STM32F103RBT6的引脚7用于连接复位电路，复位电路包括电阻R17和电容C41；芯片STM32F103RBT6的引脚9用于与第二SX1278射频电路内的芯片PE4259引脚4通过电阻连接，控制第二SX1278射频电路的芯片PE4259执行接收工作；芯片STM32F103RBT6的引脚10用于与第三SX1278射频电路内的芯片PE4259引脚4通过电阻连接，控制第三SX1278射频电路的芯片PE4259执行发射工作；芯片STM32F103RBT6的引脚16和17与第二RS232串口电路连接，用于与计算机通信；芯片STM32F103RBT6的引脚20至引脚23分别与第二SX1278射频电路的芯片SX1278的SPI接口(引脚16至引脚19)连接，实现STM32F103RBT6与芯片SX1278的通信；芯片STM32F103RBT6的引脚25用于与第二SX1278射频电路的芯片SX1278的引脚7通过电阻连接，控制芯片SX1278的NRESET引脚复位SX1278芯片；芯片STM32F103RBT6的引脚28通过电阻R15连接地线，芯片STM32F103RBT6的引脚32连接3.3V电源；芯片STM32F103RBT6的引脚33至引脚36分别与第三SX1278射频电路的芯片SX1278的SPI接口(引脚16至引脚19)连接，实现STM32F103RBT6与芯片SX1278的通信；芯片STM32F103RBT6的引脚37用于与第三SX1278射频电路的芯片SX1278的引脚7通过电阻连接，控制芯片SX1278的NRESET引脚复位SX1278芯片；芯片STM32F103RBT6的引脚38至引脚40用于连接指示灯，芯片STM32F103RBT6的引脚46和引脚49为下载口，芯片STM32F103RBT6的引脚50至引脚59、引脚61和引脚62均与中继器内的四路七段数码管连接；芯片STM32F103RBT6的引脚60通过电阻R16连接地线、引脚63连接地线、引脚64连接3.3V电源。

本实施例的第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构。

参见图12，中继器内的第二RS232串口电路包括芯片MAX3232（U7）和DB9接口（J3），芯片MAX3232的引脚11与芯片STM32F103RBT6的引脚16连接，芯片MAX3232的引脚12与芯片STM32F103RBT6的引脚17连接，芯片MAX3232的引脚13和引脚14均与DB9接口连接。另外，芯片MAX3232的引脚1与引脚3通过电容C44连接，引脚4和引脚5通过电容C45连接，引脚15连接地线，引脚6通过电容C48连接地线，引脚2通过电容C47连接地线，引脚16通过电容C46连接地线，引脚16还连接3.3V电源。芯片MAX3232为TTL电平与232电平转换芯片。由第1～6引脚和4个电容C44、C45、C47、C48构成电荷泵电路，产生+12V和-12V两个电源，提供给RS-232串口。电容C46为芯片供电电源滤波电容，用以减少电源纹波对芯片的影响。中继器内的第二RS232串口电路用于与计算机通信。

本实施例的中继器通过两块SX1278射频芯片（即第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路内的SX1278射频芯片），一接一发，可以快速稳定地传递水压数据。可以使用计算机通过第二RS232串口电路设置中继器的地址编号，并通过四路七段数码管显示出来。主程序执行过程如下：首先进行一些基础初始化配置，如时钟初始化，RS232串口初始化，SX1278射频芯片初始化等。然后判断MCU芯片STM32F103RBT6内部存储Flash中有没有保存参数（中继器地址编号），没有则继续等待设置参数，有则进入主循环程序。在循环程序中不断查询有无接收到无线水压变送器数据。一旦接收到数据，并判断出此数据属于此中继器传递，则立即将原数据转发出去。中继器软件流程图如图13所示。

集中器负责收集中继器传递过来的数据，并通过网络上传给服务器或者直接通过RS232传给计算机。参见图14，本实施例的集中器的硬件电路包括第四SX1278射频电路、第二STM32处理电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路，第四SX1278射频电路与中继器内的第三SX1278射频电路无线通信连接，第四SX1278射频电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路均与第二STM32处理电路连接。

集中器还包括第二电源系统，第二电源系统包括12V直流适配器、LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路，12V直流适配器分别与LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路连接。

集中器内的LM1117-3.3V稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V电源转换为3.3V电源并分别为第二STM32处理电路内的芯片STM32F103RCT6、以太网接口电路和第一RS232串口电路供电，集中器内的LM1117-3.3V稳压电路的电路结构图与中继器内的LM1117-3.3V稳压电路的电路结构图相同。

本实施例的LM2596-3.3V稳压电路如图15所示，包括电容C49至电容C51，二极管D1、电感L9和芯片LM2596-3.3V（U8）, 电容C49至电容C51均具有滤波功能。LM2596-3.3V稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V电源转换为3.3V电源并为第四SX1278射频电路单独供电。

本实施例的LM2596-ADJ可调稳压电路如图16所示，包括电阻R18至电阻R22、电容C52至电容C55、二极管D2、三极管Q5、电感L10和芯片LM2596-ADJ（U9），其中三极管Q5的基极通过电阻R18与第二STM32处理电路内的芯片STM32F103RCT6的引脚41连接，第二STM32处理电路内的STM32F103RCT6的引脚41控制三极管Q5的导通和截止从而控制芯片LM2596-ADJ是否工作，当芯片LM2596-ADJ的引脚5为低电平时，芯片LM2596-ADJ开始工作，为4G模块供电,否则，不供电。LM2596-ADJ可调稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V电源转换为3.6V到4.2V电源并为4G模块供电。

本实施例的第四SX1278射频电路与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构，第一RS232串口电路与中继器内的第二RS232串口电路采用相同的电路结构。

参见图17，实施例的第二STM32处理电路采用芯片STM32F103RCT6（U10A和U10B）；芯片STM32F103RCT6的引脚1、引脚32、引脚48、引脚64、引脚19、引脚13分别通过电容C56、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60和电容C61连接地线；芯片STM32F103RCT6的引脚12、引脚18、引脚63、引脚47、引脚31均连接地线；芯片STM32F103RCT6的引脚14、引脚15、引脚61、引脚62用于连接指示灯；芯片STM32F103RCT6的引脚53和引脚54用于与第一RS232串口电路内芯片MAX3232的引脚11和引脚12连接；芯片STM32F103RCT6的引脚58用于连接按键；芯片STM32F103RCT6的引脚33、引脚34、引脚35、引脚36分别与第四SX1278射频电路的芯片SX1278的SPI接口(引脚19、引脚16、引脚17、引脚19)连接，实现STM32F103RCT6与芯片SX1278的通信；芯片STM32F103RCT6的引脚30用于与第四SX1278射频电路的芯片SX1278的引脚7通过电阻连接，控制芯片SX1278的NRESET引脚复位SX1278芯片；芯片STM32F103RCT6的引脚29用于与第四SX1278射频电路内的芯片PE4259引脚4通过电阻连接，控制第四SX1278射频电路的芯片PE4259执行接收工作；芯片STM32F103RCT6的引脚60通过电阻R23连接地线；芯片STM32F103RCT6的引脚7分别连接电阻R24和电容C55，电阻R24连接3.3V电源，电容C55连接地线；图17中P1为下载接口，与STM32F103RCT6的引脚46、引脚49和引脚7连接。

集中器内的以太网接口电路的电路图如图18所示，包括以太网芯片W5500（U11）、RJ45网口（J4）以及其他外围电路，以太网芯片W5500的引脚32与芯片STM32F103RCT6的引脚20连接，以太网芯片W5500的引脚33与芯片STM32F103RCT6的引脚21连接，以太网芯片W5500的引脚34与芯片STM32F103RCT6的引脚22连接，以太网芯片W5500的引脚35与芯片STM32F103RCT6的引脚23连接，以太网芯片W5500的引脚36与芯片STM32F103RCT6的引脚26连接，以太网芯片W5500的引脚37与芯片STM32F103RCT6的引脚27连接；以太网芯片W5500的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与RJ45网口连接。以太网芯片W5500采用3.3V电源供电，通过SPI接口与芯片STM32F103RCT6进行通信。通过TXN、TXP与RXN、RXP以及LINKLED、ACTLED六个引脚与RJ45网口相接。TXN、TXP与RXN、RXP为两组差分信号引脚，LINKLED、ACTLED为RJ45网口指示灯控制引脚。

集中器内的4G模块的电路图如图19所示，采用芯片L710-CN-30（U12），DC：3.3 V~4.4 V供电，支持AT指令操作。L710在使用时，可能会由于网络异常出现socket通道用不了的情况，因此必须设计硬件复位。

其中芯片L710-CN-30的引脚37用于与芯片STM32F103RCT6的引脚42连接，芯片L710-CN-30的引脚38用于与芯片STM32F103RCT6的引脚43连接，芯片L710-CN-30的引脚41用于通过天线接口J5连接4g天线，芯片L710-CN-30的引脚2用于通过天线接口J6连接4g天线，芯片L710-CN-30的引脚29至引脚32用于连接SIM卡槽P2。

芯片L710-CN-30的VBAT引脚（引脚23至引脚25）处需要加各种滤波电容（即电容C72至电容C78），用于减少电源波动、滤除数字信号噪声、滤除低频段射频干扰，其余可以滤除中、高频段射频干扰。USIM接口（引脚29至引脚32）0支持1.8 V/3 V SIM卡，模块开机时，USM_VDD先输出1.8 V进行SIM卡握手，如果不成功，则会输出2.85 V进行SIM卡握手，自动检测SIM卡，并能支持SIM卡热拔插。UART引脚（引脚37和引脚38）用于与芯片STM32F103RCT6通讯，芯片STM32F103RCT6高电平为3.3 V，而L710串口高电平为1.8 V，1.8V可由L710输出，为此设计了由Q6、Q7三极管组成的电平匹配电路, 由三极管Q6组成的电平匹配电路包括电阻R50至电阻R53以及三极管Q6，由三极管Q7组成的电平匹配电路包括：电阻R54至电阻R57以及三极管Q7。三极管Q6、Q7的基极加1.8V电平，三极管Q6、Q7导通。当USART1_TX为低电平时，UART_RXD为拉低。当UART_TXD为低电平时，USART1_RX被拉低。

L710-CN-30使用双天线设计，其中MAIN_ANT（J5）用于发射接收RF信号，必须接天线，DIV_ANT（J6）只用于接收，能提高接收灵敏度，并提高下载速率，可不接。

本实施例的集中器接收中继器传递过来的水压数据，上传给服务器。用户可以通过RS232串口设置集中器地址编号等参数，并保存在内部Flash中。在主程序中，首先进行初始化配置，然后判断Flash中有无保存集中器地址等参数。如果有，则读取出来并设置。没有，则设置成默认初始值‘0’。接下来不断轮询有无接收到属于此集中器的数据，如果接收到则记录下来。然后在固定的时间内上传给服务器或者通过串口直接给计算机。集中器软件流程图如图20所示。

本实施例的测试结果：测试阶段，选用四个无线水压变送器，两个中继器，一个集中器和一台计算机。将四个无线水压变送器分别设置地址编号为1、2、3、4。将两个中继器编号为1号中继器和2号中继器。1号和2号无线水压变送器安装在地下室监测点，无线通信环境较为恶劣。1号中继器安装在地下室入口处，负责转发1号和2号无线水压变送器的数据给集中器。3号和4号无线水压变送器安装在通信环境良好的户外监测点，距离集中器直线距离约400米。2号中继器安装在3号、4号无线水压变送器和集中器等距离处，负责转发3号和4号无线水压变送器的数据给集中器。集中器负责接收1号和2号中继器转发的数据，集中器与计算机均安放在建筑物6楼，集中器通过RS232串口直接上传数据给计算机，无线水压变送器的数据最终上传给计算机。为了方便实验，无线水压变送器每隔1分钟发送一帧数据，统计每个无线水压变送器10小时成功上传给计算机的数据帧数，并计算最终的丢帧率，结果如表2所示。

表2:实测接收帧数统计表

无线水压变送器编号	发送帧数	实收帧数	丢帧率
				1号	600	592	1.13%
2号	600	591	1.5%
				3号	600	597	0.5%
4号	600	595	0.83%

从表格中可以看出，本实施例中基于LoRa的数据传输具有较低的丢帧率。在通信环境良好场所，只有不到1%的丢帧率。即使在通信环境比较恶劣的地下室也能保证丢帧率不超过1.5%，能充分满足无线远程水压采集系统对无线通信品质的要求。

本实施例所提供的基于LoRa的远程水压抄表系统具有功耗低，抗干扰能力强，传输距离远等特点。解决了ZigBee等无线抄表系统常见的功耗大，传输距离近，在建筑物中具有通信死角的问题，具有很高的市场应用前景。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：包括无线水压变送器、中继器和集中器，所述无线水压变送器与中继器无线通信连接，所述中继器和集中器无线通信连接；

所述无线水压变送器包括压力传感器、运算放大电路、MCU电路、第一SX1278射频电路、电源控制电路和供电电源，所述压力传感器与运算放大电路连接，所述运算放大电路与MCU电路连接，所述MCU电路和第一SX1278射频电路连接，所述MCU电路和压力传感器均与供电电源连接，所述运算放大电路和第一SX1278射频电路均通过电源控制电路与供电电源连接，所述MCU电路与电源控制电路连接；

所述中继器包括第二SX1278射频电路、第三SX1278射频电路和第一STM32处理电路，所述第二SX1278射频电路与第一SX1278射频电路无线通信连接，所述第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一STM32处理电路连接；

所述集中器包括第四SX1278射频电路、第二STM32处理电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路，所述第四SX1278射频电路与第三SX1278射频电路无线通信连接，所述第四SX1278射频电路、4G模块、以太网接口电路和第一RS232串口电路均与第二STM32处理电路连接。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述压力传感器采用陶瓷压阻压力传感器，所述运算放大电路包括电阻R1至电阻R5、电容C1至电容C3和芯片AD623，所述芯片AD623的引脚1与引脚8通过电阻R3连接，所述芯片AD623的引脚2分别连接有电阻R1和电容C1，所述电容C1的另一端连接地线，所述芯片AD623的引脚3分别连接有电阻R2和电容C2，所述电容C2的另一端和芯片AD623的引脚4均连接地线，所述电阻R1和电阻R2的另一端均连接陶瓷压阻压力传感器，所述芯片AD623的引脚5分别连接有电容C3、电阻R5和电阻R4，所述电容C3和电阻R5的另一端均连接地线，所述电阻R4的另一端和芯片AD623的引脚7均连接供电电源，所述芯片AD623的引脚6与MCU电路连接。

3.根据权利要求2所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述MCU电路采用芯片STM8SOO3，所述芯片STM8SOO3的引脚4分别连接有电阻R6和电容C4，所述电阻R6另一端连接供电电源，所述电容C4的另一端连接地线，所述芯片STM8SOO3的引脚7连接地线且引脚8通过电容C5连接地线，所述芯片STM8SOO3的引脚19与运算放大电路内的芯片AD623的引脚6连接，所述芯片STM8SOO3的引脚10、引脚15、引脚16和引脚17均与第一SX1278射频电路连接。

4.根据权利要求3所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述第一SX1278射频电路包括芯片SX1278和射频电路，所述射频电路包括芯片PE4259、电感L1至电感L8、电容C15至电容C31、电阻R8和电阻R9，所述芯片SX1278的引脚1分别连接有电感L1和电感L2，所述电感L2的另一端分别连接有电容C15和电容C16，所述电感L1和电容C15均连接地线，所述电容C16的另一端通过电阻R8连接有电容C17,所述电容C17的另一端与芯片PE4259的引脚1连接，所述芯片PE4259的引脚2连接地线，所述芯片SX1278的引脚27连接有电感L3，所述电感L3的另一端分别连接有电感L4、电容C18和电容C19，所述电容C19的另一端通过电感L5分别连接有电容C20、电容C21和电感L6，所述电容C21和电感L6的另一端相互连接后分别连接有电容C22、电感L7和电容C23，所述电感L7和电容C23的另一端相互连接后分别与电容C24和芯片PE4259的引脚3连接，所述电容C18、电容C20、电容C22和电容C24的另一端均连接地线，所述芯片SX1278的引脚25分别与电感L4的另一端、电容C30和电容C31连接，所述电容C30和电容C31的另一端均连接地线，所述芯片PE4259的引脚的4分别与电阻R9和电容C25连接，所述电阻R9的另一端与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚13连接，所述电容C25的另一端分别与电容C26、电容C28和地线连接，所述芯片PE4259的引脚5通过电容C27分别与电容C26和电感L8连接，所述电感L8分别与电容C28和天线ANT连接，所述芯片PE4259的引脚6连接有供电电源且通过电容C29连接地线，所述芯片SX1278的引脚7通过电阻R7与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚5连接，所述芯片SX1278的引脚16与芯片STM8SOO3的引脚10连接，所述芯片SX1278的引脚17与芯片STM8SOO3的引脚17连接，所述芯片SX1278的引脚18与芯片STM8SOO3的引脚16连接，所述芯片SX1278的引脚19与芯片STM8SOO3的引脚15连接。

5.根据权利要求3所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述电源控制电路包括电阻R10至电阻R13、电容C32至电容C35以及三极管Q1至三极管Q4；所述三极管Q1的基极通过电阻R10与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚1连接，所述三极管Q1的发射极连接地线，三极管Q1的集电极通过电阻R11与三极管Q2的基极连接，所述三极管Q2的发射极与供电电源连接，所述三极管Q2的集电极分别与电容C32、电容C33以及运算放大电路内的电阻R4和芯片AD623的引脚7连接，所述电容C32和电容C33的另一端均连接地线；所述三极管Q3的基极通过电阻R12与MCU电路内的芯片STM8SOO3的引脚14连接，所述三极管Q3的发射极连接地线，三极管Q3的集电极通过电阻R13与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q4的发射极与供电电源连接，所述三极管Q4的集电极分别与电容C34、电容C35以及芯片SX1278连接，所述电容C34和电容C35的另一端均连接地线，所述供电电源采用干电池。

6.根据权利要求1所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：

所述第一STM32处理电路采用芯片STM32F103RBT6，所述第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路均与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构；

所述中继器还包括第一电源系统，所述第一电源系统包括12V直流适配器和LM1117-3.3V稳压电路，所述12V直流适配器和LM1117-3.3V稳压电路连接，所述LM1117-3.3V稳压电路用于将12V直流适配器提供的12V电源转换为3.3V电源并分别为芯片STM32F103RBT6、第二SX1278射频电路和第三SX1278射频电路供电。

7.根据权利要求6所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：

所述中继器还包括第二RS232串口电路，所述第二RS232串口电路包括芯片MAX3232和DB9接口，所述芯片MAX3232的引脚11与芯片STM32F103RBT6的引脚16连接，芯片MAX3232的引脚12与芯片STM32F103RBT6的引脚17连接，所述芯片MAX3232的引脚13和引脚14均与DB9接口连接；

所述中继器还包括四路七段数码管，所述四路七段数码管与芯片STM32F103RBT6连接。

8.根据权利要求1所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：

所述第四SX1278射频电路与第一SX1278射频电路采用相同的电路结构，所述第一RS232串口电路与中继器内的第二RS232串口电路采用相同的电路结构，所述第二STM32处理电路采用芯片STM32F103RCT6；

所述集中器还包括第二电源系统，所述第二电源系统包括12V直流适配器、LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路，所述12V直流适配器分别与LM1117-3.3V稳压电路、LM2596-3.3V稳压电路以及LM2596-ADJ可调稳压电路连接，所述LM1117-3.3V稳压电路用于将12V电源转换为3.3V电源并分别为芯片STM32F103RCT6、以太网接口电路和第一RS232串口电路供电，所述LM2596-3.3V稳压电路用于将12V电源转换为3.3V电源并为第四SX1278射频电路供电，所述LM2596-ADJ可调稳压电路用于将12V电源转换为3.6V到4.2V电源并为4G模块供电。

9.根据权利要求8所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述以太网接口电路包括以太网芯片W5500和RJ45网口，所述以太网芯片W5500的引脚32与芯片STM32F103RCT6的引脚20连接，所述以太网芯片W5500的引脚33与芯片STM32F103RCT6的引脚21连接，所述以太网芯片W5500的引脚34与芯片STM32F103RCT6的引脚22连接，所述以太网芯片W5500的引脚35与芯片STM32F103RCT6的引脚23连接，所述以太网芯片W5500的引脚36与芯片STM32F103RCT6的引脚26连接，所述以太网芯片W5500的引脚37与芯片STM32F103RCT6的引脚27连接；所述以太网芯片W5500的引脚1、引脚2、引脚5和引脚6均与RJ45网口连接。

10.根据权利要求9所述的基于LoRa的远程低功耗水压采集系统，其特征在于：所述4G模块采用芯片L710-CN-30，所述芯片L710-CN-30的引脚37用于与芯片STM32F103RCT6的引脚42连接，所述芯片L710-CN-30的引脚38用于与芯片STM32F103RCT6的引脚43连接，所述芯片L710-CN-30的引脚41用于连接4g天线，所述芯片L710-CN-30的引脚29至引脚32用于连接SIM卡槽。