[实用新型]LoRa通用节点

说明书

技术领域

本实用新型属于无线通信设备技术领域，具体涉及一种适用于物联网系统的远程监控及管理的信号传输节点。

背景技术

随着物联网和无线通信技术的飞速发展，人们与信息网络已经密不可分，无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色，低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈要求。短距离无线通信的低成本、相对其它无线通信技术的低功耗、及其对等通信特征等适应了飞速发展的便捷信息传输的需求，在技术、成本、可靠性及可实用性等各方面的综合考虑下，低功耗长距离无线通信技术成为了当今通信领域研究的热点。

目前市面上的采集终端主要是基于RTU技术，通过GPRS、3G、4G网络传输采集到的数据，每个采集终端造价高，而且在运营中需要支付给通信公司高额的流量使用费，通信数据受运营商接口的限制。只能遵循运营公司的标准来做传输受到很大的局限，数据传输延时比较大，由于RTU服务器的限制每条数据传输需要有一定的时间间隔，达不到实时性数据传输的要求，且每个终端需要配置大功率的太阳能供电系统，维护成本很高，使用寿命低每隔2年就需要更换蓄电池。高成本的采集终端导致采集器部署非常有限，以至于采集到的数据不足已给决策者提供准确有效数据分析能力，给管理层工作造成很大的困难。

实用新型内容

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种应用LoRa技术的通用节点，该节点适用于物联网系统的远程监控及管理，可以接入不同类型的传感器来感知各种信号，通过LoRa扩频无线信号传给LoRa网关，实现系统的采集和前端传输，成本低且低功耗，可实现远距离传输，可广泛应用在智慧农业和智慧水务中。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：LoRa通用节点，包括PCB板和布置在PCB板上的微控制器，微控制器的四周布置有电源模块、欠压检测模块、传感器模块和总线接口模块，PCB板的外侧装有LoRa天线，微控制器的信号输入口与传感器模块的信号输出口并联，传感器的数量和信号根据实际需要而定，传感器模块可用来感知各种信号。微控制器的信号输出口与LoRa收发器通过SPI总线连接，LoRa收发器与LoRa天线相连，LoRa天线与LoRa网关无线连接，LoRa天线将LoRa扩频无线信号传输给LoRa网关，实现系统的采集和前端传输。微控制器与总线接口模块连接，总线接口的数量和型号根据实际而定，微控制器的供电端口与电源模块相连，电源模块为微控制器供电，微控制器的检测端口与欠压检测模块相连，欠压检测模块用以检测系统是否处于正常运行状态，避免欠压工作而影响精确度。

其中，作为优选的，传感器模块为模拟量传感器、开关量传感器和Modbus传感器，模拟量传感器传感器的信号输出口、开关量传感器的信号输出口和Modbus传感器的信号输出口均与微控制器相连，模拟量传感器为4-20mA电流环信号的采集器，开关量传感器用以采集开关量DI的采集，Modbus传感器用以采集数字开关量DO的输出。

PCB板的四角开均开有螺纹孔，方便定位和拆装。

LoRa天线为137-1020MHz射频天线。

其中，作为优选的，LoRa天线为470MHz射频天线。

其中，作为优选的，多个总线接口模块为RS232总线接口和RS485总线接口，RS232总线接口和RS485总线接口均与微控制器相连，内嵌Modbus/RTU协议。

考虑到整个PCB板的结构布局需求，电源模块、欠压检测模块置于同一侧，模拟量传感器、开关量传感器、Modbus传感器、RS232总线接口和RS485总线接口置于同一侧。

电源模块为3200mAh高能锂电池，一节3200mAh高能锂电池可供LoRa通用节点使用5-10年。

微控制器上还集成有外部存储器，可对采集的数据进行记录，也可以对运行参数做记录。

本实用新型与现有技术相比的有益效果为：

一、低成本：本实用新型利用LoRa扩频通信技术，实现了终端数据到云端的采集，LoRa通用节点通过LoRa网关接入互联网，每个LoRa网关可以接入多达5000个LoRa通用节点，只需要一条互联网接入通道，很大程度地节约了终端采集器的成本。

二、远距离通信：LoRa网关和LoRa通用节点终端采用扩频无线通信技术，最远可达20公里的通信距，LoRa通用节点和LoRa网关之间采用星型拓扑结构，同时，LoRa通用节点可以在不通的LoRa网关之间无缝漫游通信，采用此通信模式延时小，更好地提高系统通信实时性要求。