CN212660334U - 一种基于LoRa的气象自动站通信系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于通信领域，特别涉及一种基于LoRa的气象自动站通信系统，包括第一单元、第二单元和第三单元，所述第一单元与第二单元相连接，所述第二单元与第三单元相连接，所述第一单元内设有传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，所述第二单元内设有第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，所述第三单元内设有第二通信接口模块和终端计算机，通过设置第一单元、第二单元和第三单元，在第一单元内设置传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，在第二单元内设置第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，在第三单元内设置第二通信接口模块和终端计算机；有利于提高数据的传输率，且能进一步改善天气预报的准确率。
Description
技术领域
本实用新型属于通信领域，特别涉及一种基于LoRa的气象自动站通信系统。
背景技术
随着气象现代化进程的不断推进，气象自动站已成为获取地面观测资料的主要手段，并广泛应用于气象、水文、农业和环保等不同领域。因此能够完整及时的获取地面自动站的数据，有助于提高数据传输率和天气预报的准确率。目前国内气象自动站数据传输主要是采用GPRS/CDMA等无线通信的模式将获取到的资料通过专网进行数据的上传，这对于在移动基站较为密集的地方并不存在信号较弱和数据无法传输等问题，但针对布设在偏远地区、海岛和通信信号较弱的气象自动站，因移动基站距离自动站较远或受山体的阻挡等问题，存在无法及时完整得到自动站资料的问题。
实用新型内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本实用新型提供一种传输距离远、抗干扰性强的基于LoRa的气象自动站通信系统。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
一种基于LoRa的气象自动站通信系统，包括第一单元、第二单元和第三单元，所述第一单元与第二单元相连接，所述第二单元与第三单元相连接，所述第一单元内设有传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，所述第二单元内设有第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，所述第三单元内设有第二通信接口模块和终端计算机，所述传感器模块与采集器模块相连接，所述采集器模块与第一通信接口模块相连接，所述第一通信接口模块与第一转换模块相连接，所述第一转换模块与LoRa中继基站模块相连接，所述LoRa中继基站模块与第二转换模块相连接，所述第二转换模块与第二通信接口模块相连接，所述第二通信接口模块与终端计算机相连接。
上述的基于LoRa的气象自动站通信系统中，所述第一转换模块为RS232/RS485转LoRa模块，所述第二转换模块为LoRa转RS232/RS485模块。
上述的基于LoRa的气象自动站通信系统中，所述RS232/RS485转LoRa模块和LoRa转RS232/RS485模块均采用STM32F427ZGT6芯片。
上述的基于LoRa的气象自动站通信系统中，所述LoRa中继基站模块内设有ANT芯片、SKY66119芯片和SX1278芯片，所述ANT芯片与SKY66119芯片相连接，所述SKY66119芯片与SX1278芯片相连接，所述SX1278芯片与STM32F427ZGT6芯片相连接。
上述的基于LoRa的气象自动站通信系统中，所述第二通信接口模块包括RS485接口或RS232接口。
(三)有益效果
本实用新型的有益效果是：通过设置第一单元、第二单元和第三单元，在第一单元内设置传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，在第二单元内设置第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，在第三单元内设置第二通信接口模块和终端计算机；有利于提高数据的传输率，且能进一步改善天气预报的准确率。
附图说明
图1为本实用新型基于LoRa的气象自动站通信系统的结构示意图；
图2为本实用新型基于LoRa的气象自动站通信系统的第二单元的结构示意图。
【附图标记说明】
1：第一单元；
2：第二单元；
3：第三单元；
4：传感器模块；
5：采集器模块；
6：第一通信接口模块；
7：第一转换模块；
8：LoRa中继基站模块；
9：第二转换模块；
10：第二通信接口模块；
11：终端计算机；
12：RS232/RS485转LoRa模块；
13：LoRa转RS232/RS485模块；
14：STM32F427ZGT6芯片；
15：ANT芯片；
16：SKY66119芯片；
17：SX1278芯片；
18：RS485接口；
19：RS232接口；
20：晶体；
21：电源。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型实用新型作详细描述。
本实用新型最关键的构思在于：通过设置第一单元、第二单元和第三单元，在第一单元内设置传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，在第二单元内设置第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，在第三单元内设置第二通信接口模块和终端计算机。
请参照图1至图2所示，一种基于LoRa的气象自动站通信系统，
包括第一单元、第二单元和第三单元，所述第一单元与第二单元相连接，所述第二单元与第三单元相连接，所述第一单元内设有传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，所述第二单元内设有第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，所述第三单元内设有第二通信接口模块和终端计算机，所述传感器模块与采集器模块相连接，所述采集器模块与第一通信接口模块相连接，所述第一通信接口模块与第一转换模块相连接，所述第一转换模块与LoRa中继基站模块相连接，所述LoRa中继基站模块与第二转换模块相连接，所述第二转换模块与第二通信接口模块相连接，所述第二通信接口模块与终端计算机相连接。
本实用新型所述的基于LoRa的气象自动站通信系统的工作原理：首先选择两个相邻的气象自动站，距离在25km左右，相邻两个自动站同时安装两个所述的基于LoRa的气象自动站通信系统；其次将通信信号较弱的气象自动站通过通信接口将电信号传输至所述的基于LoRa的气象自动站通信系统，第一转换模块将电信号转换成LoRa信号传输至LoRa中继基站，以便传输更长距离，接着将通过中转LoRa基站的LoRa信号发送至邻站通信信号较强的自动站的LoRa模块，第二转换模块将LoRa信号转换成电信号，通过自动站的通信接口将电信号以运营商的通信协议传输至设备终端。
从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：通过设置第一单元、第二单元和第三单元，在第一单元内设置传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，在第二单元内设置第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，在第三单元内设置第二通信接口模块和终端计算机；有利于提高数据的传输率，且能进一步改善天气预报的准确率。
进一步的，所述第一转换模块为RS232/RS485转LoRa模块，所述第二转换模块为LoRa转RS232/RS485模块。
从上述描述可知，通过在第一转换模块为RS232/RS485转LoRa模块，所述第二转换模块为LoRa转RS232/RS485模块，有利于对信号进行分析和处理。
进一步的，所述RS232/RS485转LoRa模块和LoRa转RS232/RS485模块均采用STM32F427ZGT6芯片。
从上述描述可知，通过将RS232/RS485转LoRa模块和LoRa转RS232/RS485模块均采用STM32F427ZGT6芯片，有利于提高信号分析处理的速率。
进一步的，所述LoRa中继基站模块内设有ANT芯片、SKY66119芯片和SX1278芯片，所述ANT芯片与SKY66119芯片相连接，所述SKY66119芯片与SX1278芯片相连接，所述SX1278芯片与STM32F427ZGT6芯片相连接。
从上述描述可知，通过在LoRa中继基站模块内设有ANT芯片、SKY66119芯片和SX1278芯片，所述ANT芯片与SKY66119芯片相连接，所述SKY66119芯片与SX1278芯片相连接，所述SX1278芯片与STM32F427ZGT6芯片相连接，有利于进一步提高信号转换的速率。
进一步的，所述第二通信接口模块包括RS485接口或RS232接口。
从上述描述可知，通过在第二通信接口模块包括RS485接口或RS232接口，有利于提高本系统的适配性。
请参照图1至图2所示，本实用新型的实施例一为：
一种基于LoRa的气象自动站通信系统，包括第一单元1、第二单元2和第三单元3，所述第一单元1与第二单元2相连接，所述第二单元2与第三单元3相连接，所述第一单元1内设有传感器模块4、采集器模块5和第一通信接口模块6，所述第二单元2内设有第一转换模块7、LoRa中继基站模块8和第二转换模块9，所述第三单元3内设有第二通信接口模块10和终端计算机11，所述传感器模块4与采集器模块5相连接，所述采集器模块5与第一通信接口模块6相连接，所述第一通信接口模块6与第一转换模块7相连接，所述第一转换模块7与LoRa中继基站模块8相连接，所述LoRa中继基站模块8与第二转换模块9相连接，所述第二转换模块9与第二通信接口模块10相连接，所述第二通信接口模块10与终端计算机11相连接。
所述第一转换模块7为RS232/RS485转LoRa模块12，所述第二转换模块9为LoRa转RS232/RS485模块13，所述RS232/RS485转LoRa模块12和LoRa转RS232/RS485模块13均采用STM32F427ZGT6芯片14，所述LoRa中继基站模块8内设有ANT芯片15、SKY66119芯片16和SX1278芯片17，所述ANT芯片15与SKY66119芯片16相连接，所述SKY66119芯片16与SX1278芯片17相连接，所述SX1278芯片17与STM32F427ZGT6芯片14相连接，所述第二通信接口模块10包括RS485接口18和RS232接口19。
如附图1所示，本产品主要由三个单元组成，第一单元1包含气象自动站传感器模块4、采集器模块5、第一通信接口模块6；第二单元2包含第一转换模块7(RS232/RS485转LoRa模块12)、LoRa中继器模块和第二转换模块9(LoRa转RS232/RS485模块13)；第三单元3包含第二通信接口模块10和终端计算机11。
传感器模块4主要是指将气象自动站各种观测要素量感应转换成电参量信号(电压、电流和频率)；采集器模块5指的是按照一定的采集速率获得气象要素量的电信号值(电压或电流采集值)；第一通信接口模块6和第二通信接口模块10是指把获取到的各种观测要素的电信号值通过通信接口(RS232/RS485)进行传输；第一转换模块7(RS232/RS485转LoRa模块12)是指将电信号通过RS232/RS485接口18转换成LoRa信号；LoRa中继基站模块8是具有接收或者发送的，其目的是为了数据的长时间回传而设计，将获得的LoRa信号通过中继基站可提高信号的传输距离；第二转换模块9(LoRa转RS232/RS485模块13)是指通过LoRa中继基站传输的LoRa信号，需通过转换将LoRa信号变成电信号，为后续传输信号做准备；终端计算机11是指根据运营商的协议将电信号上传至终端设备。
如附图2所示为第二单元2的产品设计图，圆圈1代表LoRa中继基站的接收和发送LoRa信号；圆圈2为将电信号转换为LoRa信号和LoRa转换为电信号的处理芯片；圆圈3为提供两种不同方式的通信接口。
ANT芯片15、SKY66119芯片16和SX1278芯片17均为本领域技术人员常用的芯片，ANT芯片15具有协议简单、软件开发更简单、功耗低和成本低的特点，SKY66119芯片16数据处理稳定的特点；SX1278芯片17具有抗干扰能力强的特点；还设有晶体20和电源21，且均与STM32F427ZGT6芯片14相连接。
LoRa是semtech公司创建的低功耗局域网无线标准，低功耗一般很难覆盖远距离，远距离一般功耗高，要想马儿不吃草还要跑得远，好像难以办到。LoRa的名字就是远距离无线电(Long Range Radio)，它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3-5倍。
综上所述，本实用新型提供的一种基于LoRa的气象自动站通信系统，通过设置第一单元、第二单元和第三单元，在第一单元内设置传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，在第二单元内设置第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，在第三单元内设置第二通信接口模块和终端计算机；有利于提高数据的传输率，且能进一步改善天气预报的准确率。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于LoRa的气象自动站通信系统，其特征在于，包括第一单元、第二单元和第三单元，所述第一单元与第二单元相连接，所述第二单元与第三单元相连接，所述第一单元内设有传感器模块、采集器模块和第一通信接口模块，所述第二单元内设有第一转换模块、LoRa中继基站模块和第二转换模块，所述第三单元内设有第二通信接口模块和终端计算机，所述传感器模块与采集器模块相连接，所述采集器模块与第一通信接口模块相连接，所述第一通信接口模块与第一转换模块相连接，所述第一转换模块与LoRa中继基站模块相连接，所述LoRa中继基站模块与第二转换模块相连接，所述第二转换模块与第二通信接口模块相连接，所述第二通信接口模块与终端计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的基于LoRa的气象自动站通信系统，其特征在于，所述第一转换模块为RS232/RS485转LoRa模块，所述第二转换模块为LoRa转RS232/RS485模块。
3.根据权利要求2所述的基于LoRa的气象自动站通信系统，其特征在于，所述RS232/RS485转LoRa模块和LoRa转RS232/RS485模块均采用STM32F427ZGT6芯片。
4.根据权利要求3所述的基于LoRa的气象自动站通信系统，其特征在于，所述LoRa中继基站模块内设有ANT芯片、SKY66119芯片和SX1278芯片，所述ANT芯片与SKY66119芯片相连接，所述SKY66119芯片与SX1278芯片相连接，所述SX1278芯片与STM32F427ZGT6芯片相连接。
5.根据权利要求1所述的基于LoRa的气象自动站通信系统，其特征在于，所述第二通信接口模块包括RS485接口或RS232接口。
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