CN213880283U - 一种多功能LoRa智能基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种多功能LoRa智能基站，它包括基站支撑杆以及安装在基站支撑杆上的防水机柜，所述基站支撑杆上设置有自然能源采集装置、天线组件和市电接口，所述防水机柜内安装有储能蓄电池和边缘计算网关；所述自然能源采集装置的输出端连接储能蓄电池的输入端，储能蓄电池的输出端连接边缘计算网关，市电接口输出端分别连接储能蓄电池和边缘计算网关，所述天线组件与边缘计算网关通信连接。本实用新型集成风力发电装置、光伏发电装置以及支持外接供电，所有供电方式在支持设备用电需求的同时给备用储能蓄电池充电，基站只会在无外接供电时才启用电池供电。

Description

一种多功能LoRa智能基站

技术领域

本实用新型属于通信基站技术领域，具体来说，涉及一种基于边缘计算的多功能LoRa智能基站。

背景技术

物联网项目在实施过程中，主要分有线部署及无线部署两种方式；LoRa技术是一种基于线性扩频调制方式的无线通讯技术，采用线性扩频调制技术，拥有高达-148dBm的无线接收灵敏度，可解调低于噪声20dB的无线信号，这使得LoRa基站的覆盖范围比采用传统技术的无线局域网网关有不小的优势，基于LoRa技术的无线组网已成为无线部署的事实标准。

基于LoRa技术的组网有着超低功耗、广域覆盖、穿透能力强的优势；但传统LoRa组网需要搭载独立的LoRa基站作为数据传输中继，再由LoRa基站将数据传输至网关，会增加部署成本；且传统的LoRa基站也存在以下问题：LoRa通信会受到部署场景环境的影响，大概率会出现一定比例的数据丢包，但传统基站往往不具备数据存储的功能，会导致传感器数据丢失；且随着各种传感器的部署规模的日益增大，需要处理大规模网络节点数据的LoRa基站亟需引入更为复杂的处理机制，从而对基站硬件平台的处理性能提出了更高的要求，但也这大幅度提升了基站的功耗水平，由此导致目前LoRa基站都只能采用外接有线供电。因此有线供电有着如下显而易见的缺点：基站安装选址不灵活、线缆穿线难度高、安装复杂、线缆易被损坏等，并由此导致了项目施工、成本的增加以及市政破路穿线审批导致的工期耽搁等难题。同时，为了便于设备现场维护，需要基站可以实现无线远程配置管理和升级。

另外，随着5G通信网络的大规模建设，市内需要铺设越来越多的基站以承载大量的网络数据。5G通信网络与4G通信网络相比，需要更多更密集的小型路面基站。而目前铺设的基站一般仅有基站功能，功能相对单一。

发明内容

针对现有技术存在的基站安装选址不灵活、线缆穿线难度高、安装复杂、线缆易被损坏容易导致了项目施工成本的增加以及影响工期的问题，本实用新型提供了一种多功能LoRa智能基站。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种多功能LoRa智能基站，包括基站支撑杆以及安装在基站支撑杆上的防水机柜，所述基站支撑杆上设置有自然能源采集装置、天线组件和市电接口，所述防水机柜内安装有储能蓄电池和边缘计算网关；

所述自然能源采集装置的输出端连接储能蓄电池的输入端，储能蓄电池的输出端连接边缘计算网关，市电接口输出端分别连接储能蓄电池和边缘计算网关，所述天线组件与边缘计算网关通信连接。

进一步限定，所述边缘计算网关包括ARM处理器以及连接在ARM处理器上的LoRa模块、4G/5G模块以及时钟模块，所述市电接口的输出端连接有AC/DC转换模块，其将交流电转换为直流电输出到ARM处理器。

进一步限定，所述天线组件包括LoRa基站信号天线和4G/5G信号接收天线，所述LoRa基站信号天线和4G/5G信号接收天线通过天线抱箍固定安装在基站支撑杆上。

进一步限定，还包括连接ARM处理器的照明装置，所述照明装置通过继电器与ARM处理器的GPIO接口连接。该限定使得基站具有照明功能。

进一步限定，还包括连接ARM处理器的光线传感器，所述光线传感器用于感应光照度，并根据感应结果控制照明装置的开关。该限定使得照明装置能够根据基站所在环境的光照度来自控开启和关闭，在保证照明的同时节约能源。

进一步限定，所述时钟模块包括DS1302时钟芯片及其外围电路，且所述时钟模块通过串口或者I2C总线与ARM处理器连接。

进一步限定，还包括摄像装置，所述摄像装置通过WAN接口和供电接口连接到ARM处理器。摄像装置可以有利于获取基站周边状况，并通过WAN接口上传。

进一步限定，所所述自然能源采集发电装置包括风力发电装置和/或光伏发电装置，所述风力发电装置和/或光伏发电装置通过电能转换装置转换后输出到储能蓄电池中。

进一步限定，所述电能转换装置包括MC34063芯片及其外围电路。

进一步限定，所述基站支撑杆上设有报警装置，所述报警装置包括扬声器、麦克风和报警按钮，所述扬声器、麦克风和报警按钮分别与ARM处理器电连接。

进一步，所述基站支撑杆顶部还预留有5G微基站安装位。

本实用新型具有以下优点：

1、电源供应不受部署现场的供电条件影响；

2、克服了传统无线基站传输距离短，功耗大的缺点，改善无线信号传输时干扰问题，支持大规模LoRa终端接入；

3、解决传统LoRa基站无法本地存储数据，无法补发数据的缺点，保证终端数据无遗漏传输至云端；

4、提供AI智能分析及报警功能，保障基站设施的完整性；

5、将边缘计算与LoRa基站融为一体，提供LoRa基站多功能的灵活在线扩展；

6、将照明部分与基站融为一体；

7、为5G大规模部署提供环境。

附图说明

图1为一种多功能LoRa智能基站的结构示意图；

图2为一种多功能LoRa智能基站的功能模块框图；

图3为边缘计算网关的功能模块框图。

图中标记说明：100-基站支撑杆，101-风力发电装置，102-光伏发电装置，103-市电接口，104-电源转换装置，105-储能蓄电池，200-报警装置，201-扬声器，202-麦克风，203-报警按钮，300-防水机柜，301-ARM处理器，302-LoRa模块，303-4G/5G模块，304-LoRa基站信号天线，305-4G/5G信号接收天线，306-时钟模块，307-AC/DC转换模块，401-5G微基站安装位，402-照明装置，403-摄像装置，404-光线传感器。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

如图1、图2所示，一种多功能LoRa智能基站，包括部署载体的基站支撑杆100，基站支撑杆100上中部设有防水机柜300，内部用于安装需要进行防水的电子设备，保障基站系统的正常运行。在基站支撑杆100上部设置有自然能源采集装置和天线组件，在基站支撑杆100下部设有220V市电接口103，以提供稳定的电源供给，防水机柜300内固定安装在距离地面间1.7～2m高度的基站支撑杆100上。

具体地，防水机柜300内设有储能蓄电池105和边缘计算网关，市电接口103输出端分别连接储能蓄电池105和边缘计算网关，一边给基站的电子设备供电，一边在储能蓄电池105没电的时候给储能蓄电池105充电，自然能源采集装置的输出端连接储能蓄电池105的输入端，从而将采集的自然能源转换成电能保存起来，储能蓄电池105的输出端连接边缘计算网关，用于向主要电子设备供电，天线组件与边缘计算网关通信连接，基站的信号通过天线组件进行发送和接收。

边缘计算网关是基站的核心部分，本实施例提供了一种如下的技术方案，如图3所示：其包括64位的ARM处理器301以及连接在ARM处理器301上的LoRa模块302、4G/5G模块303以及时钟模块306，市电接口103的输出端与ARM处理器301的供电接口之间设有AC/DC转换模块307，用于将市电接口103的220V交流电转换为5V/12V直流电供给ARM处理器301。

ARM处理器301拥有8个信道，通过不同的发包频率、发包字节数和扩频因子可接入大量的终端，能够让上百万的节点轻易地连接到LoRa智能基站。采用LoRaWAN协议的无线通信基站可提供超长距离和低功耗解决方案。

同时天线组件包括与LoRa模块302对应的LoRa基站信号天线304，以及与4G/5G模块303对应的4G/5G信号接收天线305，LoRa基站信号天线304和4G/5G信号接收天线305通过天线抱箍固定安装在基站支撑杆100上。

时钟模块306包括DS1302时钟芯片及其外围电路，且所述时钟模块306通过串口或者I2C总线与ARM处理器301连接，时钟模块306向ARM处理器301提供一个精准时钟。

LoRa模块302用于承担基站的通信功能，并将接收到的数据传输至ARM处理器，为周边的移动设备提供网络信号。其中，LoRa模块302通过RJ45网口与ARM处理器301连接。

4G/5G模块303搭配安装在基站支撑杆100上方的4G/5G天线为LoRA基站的数据上传提供网络信号支撑.

基站支撑杆100上部设有连接ARM处理器301的照明装置402，照明装置402通过继电器与ARM处理器301的GPIO接口连接，从而根据控制信号控制照明装置402工作。照明装置402采用现有的LED灯配合灯罩即可，从而满足路面建设的需要。

为了配合照明装置402工作，基站支撑杆100上部还设有连接ARM处理器301的光线传感器404，光线传感器404用于感应当前环境的光照度，当光照度低于设定的阈值时，ARM处理器301控制照明装置402开启，方便路人行走，保障治安安全，同时还可以节约市政用电。

为了保障基站周边的安全，在基站支撑杆100上还设摄像装置403，摄像装置403通过网络WAN接口和供电接口连接到ARM处理器301上，这样摄像装置403拍摄的视频可以通过WAN接口上传到后台。当然摄像装置403还可以集成多种AI识别算法，比如人脸识别、车牌识别以及姿态识别等，通过基站对接到安全系统大数据，实现报警。

摄像装置403采用市面上主流的球型摄像装置403，从而获取基站周边现场视频数据。

自然能源采集发电装置可以有以下几种，可以根据需要一种或两种自然资源转化电能的方式，从而满足现场无法接入市电时设备主要部件也能持续得到供电。

风力发电装置101，其能将风能转换成电能；光伏发电装置102，其能将光能抓换成电能。

电能转换装置包括MC34063芯片及其外围电路，MC34063芯片是常见的DC/DC变换器，可以用于升压、降压等设备，风力发电装置101和/或光伏发电装置102将自然能源转换成电能后，通过电能转换装置进行调压，然后再存储到储能蓄电池105中，这样在外部市电电源切断的情况下，智能基站也能继续工作。

基站支撑杆100上设有报警装置200，其包括与ARM处理器301电连接的扬声器201、麦克风202和报警按钮203。当需要报警时，可以按下报警按钮203，扬声器201播放警报声音，通过麦克风202录入声音并通过基站发送到后台。

在基站支撑杆100顶部还预留有5G微基站安装位401，为5G大规模部署提供环境，而且基站所附带的边缘计算功能也为未来5G的部署及流量的计算提供了支持。

本基站还设置有存储模块，用于建立本地时序数据库，本地存储时间可设置半年至一年，并内建补发机制，这样在后台云端未接收到数据的情况，可实时自动补发。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，包括基站支撑杆以及安装在基站支撑杆上的防水机柜，所述基站支撑杆上设置有自然能源采集装置、天线组件和市电接口，所述防水机柜内安装有储能蓄电池和边缘计算网关；

所述自然能源采集装置的输出端连接储能蓄电池的输入端，储能蓄电池的输出端连接边缘计算网关，市电接口输出端分别连接储能蓄电池和边缘计算网关，所述天线组件与边缘计算网关通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述边缘计算网关包括ARM处理器以及连接在ARM处理器上的LoRa模块、4G/5G模块以及时钟模块，所述市电接口的输出端连接有AC/DC转换模块，其将交流电转换为直流电输出到ARM处理器。

3.根据权利要求2所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述天线组件包括LoRa基站信号天线和4G/5G信号接收天线，所述LoRa基站信号天线和4G/5G信号接收天线通过天线抱箍固定安装在基站支撑杆上。

4.根据权利要求2所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，还包括连接ARM处理器的照明装置，所述照明装置通过继电器与ARM处理器的GPIO接口连接。

5.根据权利要求4所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，还包括连接ARM处理器的光线传感器，所述光线传感器用于感应光照度，并根据感应结果控制照明装置的开关。

6.根据权利要求2所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述时钟模块包括DS1302时钟芯片及其外围电路，且所述时钟模块通过串口或者I2C总线与ARM处理器连接。

7.根据权利要求2～6任一项所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，还包括摄像装置，所述摄像装置通过WAN接口和供电接口连接到ARM处理器。

8.根据权利要求1所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述自然能源采集发电装置包括风力发电装置和/或光伏发电装置，所述风力发电装置和/或光伏发电装置通过电能转换装置转换后输出到储能蓄电池中。

9.根据权利要求8所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述电能转换装置包括MC34063芯片及其外围电路。

10.根据权利要求2所述的一种多功能LoRa智能基站，其特征在于，所述基站支撑杆上设有报警装置，所述报警装置包括扬声器、麦克风和报警按钮，所述扬声器、麦克风和报警按钮分别与ARM处理器电连接。

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