CN210840070U - 一种LoRa通信中继设备及通信系统 - Google Patents
一种LoRa通信中继设备及通信系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210840070U CN210840070U CN202020067459.4U CN202020067459U CN210840070U CN 210840070 U CN210840070 U CN 210840070U CN 202020067459 U CN202020067459 U CN 202020067459U CN 210840070 U CN210840070 U CN 210840070U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- communication unit
- equipment
- lora
- lora communication
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种LoRa通信中继设备及通信系统，包括主控单元以及分别与主控单元连接的LoRa通信单元、以太网通讯单元、蓝牙通讯单元、FLASH存储单元、电源管理单元；其中，LoRa通信单元用于实现节点设备与基站之间的数据交互，以太网通讯单元用于实现节点设备与服务器之间的数据交互，蓝牙通讯单元用于实现节点设备与手持终端之间的数据交互，FLASH存储单元用于存储待处理的数据信息，电源管理单元用于为通信中继设备供电。通过加入中继设备的方式，组成星型构架，使得硬件的功耗消耗更低，容纳的节点也更多。有两种供电方式，安装前可以直接用USB接口供电，方便产品的现场调试。
Description
技术领域
本实用新型属于无线通信设备领域，具体涉及一种LoRa通信中继设备及通信系统。
背景技术
经过几年的发展，LoRa通信技术已成为当前普遍应用的物联网专用网络通信技术之一。大量的应用需要低功耗、远距离、低成本的解决方案，如智慧城市、智慧农业、智能建筑中的应用。采用LoRa低功耗扩频通讯技术组网，基于LoRaWAN协议，网络覆盖范围可达几公里，局域网有良好的扩展功能。
一般基于LoRa技术的网络分为节点、基站、云服务端和用户端四个部分。节点是最前端，主要是各种传感器、执行机构等前端设备，可以进行数据采集。基站是系统数据通讯的桥梁，在节点和云平台之间中继数据传输。云服务器负责收集节点采集的数据并进行存储处理。用户端是用来实现人机交互。
在整个LoRa系统中节点的数量是最多的，组网也是最难的。由于LoRa通讯距离可达几公里，所以一般基站分布不会做到非常秘籍，如果系统是用于室内或地下，例如地下停车场系统，由于环境结构复杂，墙体众多，造成信号会很差影响通信质量。
目前用于室内或地下停车场通信的解决方案主要采用网状构架，这样可以改善通信情况，但是网络架构的缺点是节点能耗更高，设备运行过程中，产生的数据处理量大，不符合低功耗的要求，且通信的错误率高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种LoRa通信中继设备及通信系统，解决了现有技术中地下场合通信信号差造成设备功耗高的问题。
本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种LoRa通信中继设备，包括主控单元以及分别与主控单元连接的LoRa通信单元、以太网通讯单元、蓝牙通讯单元、FLASH存储单元、电源管理单元；其中，LoRa通信单元用于实现节点设备与基站之间的数据交互，以太网通讯单元用于实现节点设备与服务器之间的数据交互，蓝牙通讯单元用于实现节点设备与手持终端之间的数据交互，FLASH存储单元用于存储待处理的数据信息，电源管理单元用于为通信中继设备供电。
电源管理单元包括两个输入端，一个为220V市电输入端，另一个为USB输入端，其中，220V市电输入端依次连接变压器、整流桥后，由LDO降压为中继设备所需直流电压；USB输入端连接LDO降压为中继设备所需直流电压。
中继设备所需直流电压为3.3V。
以太网通讯单元具有多路硬件通信端口。
一种LoRa通信系统，包括星形构架设置的若干LoRa通信中继设备、控制终端和服务器，LoRa通信中继设备通过LoRa通信单元与基站之间传输数据，通过以太网与云端服务器进行数据交换，通过蓝牙通讯单元与控制终端连接。
控制终端为管理员的手持终端设备或监控室的电脑设备。
管理员通过安装在控制终端的APP对LoRa通信中继设备进行操作。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、通过加入中继设备的方式，组成星型构架，使得硬件的功耗消耗更低，容纳的节点也更多。节点可以通过中继设备再连接到基站上报数据，或者中继设备直接通过以太网等方式把数据直接上报给服务器，数据也同样可以反向传输，使系统通信更稳定、可靠。
2、本产品支持LoRaWAN通讯协议，兼容性好，易于接入使用该协议的网络系统。抗干扰强，传输稳定、使用扩频技术，信噪比高，对电子噪声和多径失真免疫。
3、集成以太网络接口，可以直接通过以太网快速的与云服务器进行数据交换，增加通信可靠性。集成蓝牙接口，管理员可以直接用手机就能够进行参数设置、修改。
4、有两种供电方式，安装前可以直接用USB接口供电，方便产品的现场调试。
附图说明
图1为本实用新型LoRa通信中继设备的模块连接图。
图2为本实用新型LoRa通信中继设备主控单元电路图。
图3为本实用新型LoRa通信中继设备电源管理模块电路图。
图4为本实用新型LoRa通信中继设备以太网通信模块电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构及工作过程作进一步说明。
一种LoRa通信中继设备，包括主控单元以及分别与主控单元连接的LoRa通信单元、以太网通讯单元、蓝牙通讯单元、FLASH存储单元、电源管理单元；其中，LoRa通信单元用于实现节点设备与基站之间的数据交互，以太网通讯单元用于实现节点设备与服务器之间的数据交互，蓝牙通讯单元用于实现节点设备与手持终端之间的数据交互，FLASH存储单元用于存储待处理的数据信息，电源管理单元用于为通信中继设备供电。
电源管理单元包括两个输入端，一个为220V市电输入端，另一个为USB输入端，其中，220V市电输入端依次连接变压器、整流桥后，由LDO降压为中继设备所需直流电压；USB输入端连接LDO降压为中继设备所需直流电压。
LoRa通信单元用于实现节点设备与基站之间的数据交互，以太网通讯单元用于实现节点设备与服务器之间的数据交互，蓝牙通讯单元用于实现节点设备与手持终端之间的数据交互，FLASH存储单元用于存储待处理的数据信息，电源管理单元用于为通信中继设备供电。
具体实施例，如图1至图4所示：
一种LoRa通信中继设备，包括主控单元以及分别与主控单元连接的LoRa通信单元、以太网通讯单元、蓝牙通讯单元、FLASH存储单元、电源管理单元；其中，
主控单元采用高性能单片机R5F100LG。R5F100LG是瑞萨半导体开发的基于RL78内核的16位单片机。具体电路如图2所示。
电源有两个输入端，一个是直接220V交流电输入，具体电路如图3所示，220V交流经过一个熔断器F1，通过变压器变压后，经过整流桥SDB107整流，再经电容C26、C19滤波后，进入LDO降压模块降为3.3V，LDO降压模块选用ASM1117芯片，其输出端连接发光二极管D1作为电源状态指示灯。
另外一个是直接USB端口，直接5V输入后由LDO降为3.3V。双电源在应用中使用更灵活。
存储部分采用华邦的W25Q128JVPIQ，是一款128Mbit的Flash存储器，用来暂存未处理的数据信息。
蓝牙部分是采用的CC2541芯片，这是一款针对低能耗以及私有2.4GHz应用的功率优化的真正片载系统(SoC)解决方案。
集成蓝牙接口，管理员可以直接用手机就能够进行参数设置、修改。
以太网单元电路如图4所示，采用W5500芯片，这是一款集成全硬件TCP/IP协议栈的嵌入式以太网控制器，同时也是一颗工业级以太网控制芯片。W5500支持高速标准4线SPI接口与主机进行通信，该SPI速率理论上可以达到80MHz。其内部还集成了以太网数据链路层(MAC)和10BaseT/100BaseTX以太网物理层(PHY)，支持自动协商(10/100-Based全双工/半双工)、掉电模式和网络唤醒功能。与传统软件协议栈不同，W5500内嵌的8个独立硬件Socket可以进行8路独立通信，该8路Socket的通信效率互不影响，可以通过W5500片上32K字节的收/发缓存灵活定义各个Socket的大小。
集成以太网络接口，可以直接通过以太网快速的与云服务器进行数据交换，增加通信可靠性。
LoRa单元采用SX1278芯片，这是Semtech公司在2013年推出的一款远距离、低功耗的无线收发器，是一款性能高的物联网无线收发器，具备特殊的LoRa调制方式，在一定程度上增加了通信距离。
其中关键技术LoRa是一种基于扩频技术的远距离、低功耗广域无线传输技术，这一技术为用户提供了一种能实现低成本、低功耗、远距离、高容量、抗干扰和穿透能力强的无线通信手段。
LoRa技术特性：
1)组网能力强/成本低。支持星型/树型/MESH网络，铺设周期短，不完全依赖网络运营商。
2)低功耗。待机电流5uA，接收电路<14mA，发射电流100mA，两节AA电池供电10年。
3)传输距离远。最大可至20公里，信号穿透能力强。
4)抗干扰强，传输稳定、使用扩频技术，信噪比高，对电子噪声和多径失真免疫。
5)安全保密。信号加入伪随机码扩频后，伪装于噪声中。
6)数据传输率适于IOT/M2M。LoRa数据传输率为0.018～5kbps。
本实用新型还公开了一种LoRa通信系统，包括星形构架设置的若干LoRa通信中继设备、控制终端和服务器，LoRa通信中继设备通过LoRa通信单元与基站之间传输数据，通过以太网与云端服务器进行数据交换，通过蓝牙通讯单元与控制终端连接。
控制终端为管理员的手持终端设备或监控室的电脑设备。
管理员通过安装在控制终端的APP对LoRa通信中继设备进行操作。
该网络采用星型构架，比传统的网状构架对功耗消耗更低，容纳的节点更多。经过中继设备的中转，在终端节点设备和基站或云服务器之间实现信息传递。本产品可以通过标准的TCP/IP SSL连接到服务器，节点设备通过LoRa通信技术基于LoRaWAN协议与本中继设备进行数据交互。中继设备可以通过LoRa通信技术与基站进行通讯，或者通过以太网W5500单元直接和服务器进行数据交互。
本设备自带蓝牙功能，可以与手机等设备直接配对连接。管理员可以通过APP软件，对中继设备进行必要的参数修改维护，例如校准调整时间、修改设备唯一ID号码，修改直连服务器的IP地址等操作。
该实用新型主要是为了保护一种LoRa通信设备的硬件连接关系以及基于该通信设备的星型架构的系统，所用到的具有方法特征的芯片，均可采用现有的方法实现所述功能，方法特征不是本方案的主要保护对象。
以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。
Claims (7)
1.一种LoRa通信中继设备，其特征在于：包括主控单元以及分别与主控单元连接的LoRa通信单元、以太网通讯单元、蓝牙通讯单元、FLASH存储单元、电源管理单元；其中，LoRa通信单元用于实现节点设备与基站之间的数据交互，以太网通讯单元用于实现节点设备与服务器之间的数据交互，蓝牙通讯单元用于实现节点设备与手持终端之间的数据交互，FLASH存储单元用于存储待处理的数据信息，电源管理单元用于为通信中继设备供电。
2.根据权利要求1所述的LoRa通信中继设备，其特征在于：电源管理单元包括两个输入端，一个为220V市电输入端，另一个为USB输入端，其中，220V市电输入端依次连接变压器、整流桥后，由LDO降压为中继设备所需直流电压；USB输入端连接LDO降压为中继设备所需直流电压。
3.根据权利要求2所述的LoRa通信中继设备，其特征在于：中继设备所需直流电压为3.3V。
4.根据权利要求1所述的LoRa通信中继设备，其特征在于：以太网通讯单元具有多路硬件通信端口。
5.一种LoRa通信系统，其特征在于：包括星形构架设置的若干LoRa通信中继设备、控制终端和服务器，LoRa通信中继设备通过LoRa通信单元与基站之间传输数据，通过以太网与云端服务器进行数据交换，通过蓝牙通讯单元与控制终端连接。
6.根据权利要求5所述的LoRa通信系统，其特征在于：控制终端为管理员的手持终端设备或监控室的电脑设备。
7.根据权利要求6所述的LoRa通信系统，其特征在于：管理员通过安装在控制终端的APP对LoRa通信中继设备进行操作。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020067459.4U CN210840070U (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 一种LoRa通信中继设备及通信系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202020067459.4U CN210840070U (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 一种LoRa通信中继设备及通信系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210840070U true CN210840070U (zh) | 2020-06-23 |
Family
ID=71265000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202020067459.4U Active CN210840070U (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 一种LoRa通信中继设备及通信系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210840070U (zh) |
-
2020
- 2020-01-14 CN CN202020067459.4U patent/CN210840070U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206332860U (zh) | LoRa网关 | |
| CN103685005A (zh) | 一种智能网关及方法 | |
| CN104408906A (zh) | 一种td-lte无线通信集中器以及电表数据采集方法 | |
| CN202254113U (zh) | 远程无线射频低功耗联网空调遥控器 | |
| CN107196707B (zh) | 分布式光载无线-WiFi-ZigBee网络 | |
| Huang et al. | Real-time monitoring system for paddy environmental information based on DC powerline communication technology | |
| CN210840070U (zh) | 一种LoRa通信中继设备及通信系统 | |
| CN205212878U (zh) | 新型的充电桩智能组网设备 | |
| CN101145274A (zh) | 一种多功能表的通信模块 | |
| CN112822174A (zh) | 一种数据采集智能模组、数据采集箱及数据采集方法 | |
| CN208264022U (zh) | 一种电瓶车智能充电桩系统 | |
| CN204721367U (zh) | 基于以太网IPv6通信协议的宽电压供电集中器 | |
| CN213152105U (zh) | 一种lora物联网组网系统 | |
| CN110572185A (zh) | 基于hplc技术的智能家居能量实时检测装置及方法 | |
| CN109920232A (zh) | 基于NB-loT的电力多业务接入终端及管理系统 | |
| CN201111714Y (zh) | 一种多功能表的通信模块 | |
| CN204559893U (zh) | 无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统 | |
| CN210807299U (zh) | 一种变电站调度数据网络安全告警装置 | |
| CN104601480A (zh) | 一种Zigbee转3G的转发路由器 | |
| CN102903221A (zh) | 用于通信信号盲区的配变终端无线数据传输系统 | |
| CN209785240U (zh) | 一种用电信息采集系统 | |
| Zheng | Design of distributed indoor air quality remote monitoring network | |
| CN104581907A (zh) | 无线通讯器、表计查询装置和表计查询系统 | |
| CN215682318U (zh) | 物联网关设备 | |
| CN2676153Y (zh) | 一种无线集中抄表装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |