一种基于LoRa的无线通信系统的制作方法

本发明涉及电力设备领域，具体涉及一种基于lora的无线通信系统。

背景技术：

现有电网设备，譬如电网低压配电台区采集集中器、剩余电流动作保护器等多种智能设备和配电中高压线路的故障定位、各种智能开关等越来越多的设备通过dtu、ftu等智能终端，与主站之间通信采用的移动、联通和电信网络实现，电网设备与主站之间为多对一的通信方式，但是配电网设备分布广泛、环境复杂、数量巨大，一次采用该种方式，每个电网设备需要一个电话卡，不仅造成电话卡的浪费，且占用大量的电信资源，需要支付昂贵的使用费，给使用者带来极大的经济压力。

智能配电设备的安装越来越多，包括中高压和低压，特别是低压配电台区剩余电流动作保护器的地区越来越多，但是剩余电流动作保护器造成台区频繁停电，同时台区总漏保、二级漏保和末级漏保无法实时监控，给基层电力公司的管理和优质服务带来极大的压力。另外，中高压设备比如故障定位和智能开关都需要配置单独的dtu或者ttu等通信终端实现实时监控，成本高昂、安装困难、运维成本高。

蓝牙、wifi、zigbee等无线通信方式传输距离近，抗干扰弱，不能保证数据实时性和可靠性。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题提供一种基于lora的无线通信系统。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于lora的无线通信系统，包括，

lora终端：所述lora终端有多个，用于收集电网设备数据；

集中器远程通信模块：所述集中器远程通信模块包括与lora终端实现信息交互的第一lora模块和与主站之间实现信息交互的无线通信模块。

本方案采用lora终端对各电网设备数据进行采集并通过集中器远程通信模块对多个电网设备的数据进行汇总上传，集中器远程通信模块实际是起到一个中继作用，连接前端终端设备和后端主站。远程通信模块与主站通过标准ip连接，所有节点均为双向通信。采用该结构，仅上传装置需要电话卡，即多个电网设备仅需一张电话卡，减少电信资源的占用，且减小成本。集中器远程通信模块通过lora与电网设备构成局域网络，通过集中器远程通信模块上传数据，通信成本低，抗干扰能力强。

进一步的，所述集中器远程通信模块还包括第一控制器、第一电源模块，所述第一电源模块、第一lora模块、无线通信模块均连接在第一控制器上，所述第一控制器通过串口连接有一用于与集中器远程通信模块接口相连的rs485接口或/和一用于与集中器级联口相连的rs485接口。现有的集中器远程通信模块集成在集中器内部，要实现集中器的通信网络升级，其需要更换整个集中器，其成本高。本方案的集中器远程通信模块采用插针式或外部接口，分别利用现有集中器的通信模块接口和级联口实现连接，网络升级，仅需替换相应的集中器远程通信模块即可，节约升级成本。集中器远程通信模块包括第一控制器、无线通信模块、第一电源模块和rs485接口，其为实现通信网络的升级提供硬件支持。无线通信模块作为集中器远程通信模块的上行链路，rs485接口作为集中器远程通信模块的下行链路，为数据传输提供硬件基础。

作为优选，所述无线通信模块为4g模块或5g模块。4g通信是现主流通信网络，随着技术的发展，会发展到5g或其他通信网络。选用合适的无线通信模块达到升级的目的即可。

作为优选，所述控制器连接有调试接口，调试接口为有线接口和无线接口，通过移动终端能够直接调试，方便快捷安全。

作为优选，所述lora终端包括第二控制器、第二电源模块、第二lora模块外部接口电路、隔离电路和状态指示灯电路，所述第二电源模块、第二lora模块-、隔离电路和状态指示灯均连接在第二控制器上，外部接口和隔离电路直接连接。

进一步的，所述隔离电路为光耦隔离电路。

进一步的，所述外部接口电路包括rs485接口电路、rs232接口电路、can接口电路、ps2接口电路、mbus接口电路、usb接口电路。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用lora终端对各电网设备数据进行采集并通过集中器远程通信模块对多个电网设备的数据进行汇总上传，采用该结构，多个电网设备仅需一张电话卡，减少电信资源的占用，减少通信终端的浪费。

2、lora终端星型拓扑和无线路由自组网两种方式，安全性高，减少电力客户通信费用，减少通信终端的浪费，提高安全性，减少电力通信的成本，在一个区域通过集中器远程通信模块作为数据和主站交互的硬件载体。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明lora终端的原理框图。

图3是第一lora模块的电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1所示的一种基于lora的无线通信系统，包括，

lora终端：所述lora终端有多个，用于收集电网设备数据；

集中器远程通信模块：所述集中器远程通信模块包括与lora终端实现信息交互的第一lora模块和与主站之间实现信息交互的无线通信模块。

多个电网设备之间的数据和集中器远程通信模块之间通过lora传送，lora终端、第一lora模块采用路由组网的方式，相比于现有的蓝牙、wifi、zigbee等无线通信方式，其传输距离远，抗干扰能力强，应用意义大。

lora终端对各电网设备数据进行采集并通过集中器远程通信模块对多个电网设备的数据进行汇总上传，采用该结构，在一个区域通过集中器远程通信模块作为数据的和主站交互的硬件载体，多个电网设备仅需一张电话卡，减少电信资源的占用，减少通信终端的浪费；lora终端与故障指示器、ftu、故障指示器、二级漏保等数据交互，通过lora无线管理二级漏保能够解决实时性和可靠性问题，减少停电半径，提高供电可靠性。

集中器远程通信模块采用插针式结构，集中器远程通信模块包括第一控制器、第一电源模块，所述第一电源模块、第一lora模块、无线通信模块均连接在第一控制器上，所述第一控制器的串口连接有一用于与集中器远程通信模块接口相连的rs485接口或/和一用于与集中器级联口相连的rs485接口。与集中器远程通信模块接口相连的rs485接口采用插针式结构，与集中器级联口相连的rs485接口采用外部接口。rs485接口实现与集中器的连接及信息交互，其可采用两种结构形式，其一，外用与集中器远程通信模块接口相连的rs485接口，此结构采用插针结构；另一种采用与集中器级联口相连的rs485接口，两种接口也可同时存在，也可单一存在。本实施例中第一控制器同样可采用微处理器，随着技术的更新，无线通信模块选用相应的模块，通过更换集中器远程通信模块即可实现对集中器通信网络的升级。无线通信模块可为4g模块或5g模块。以国家电网和南方电网集中器将2g集中器升级为4g为例，只需选用4g模块的集中器远程通信模块，通过rs485接口与集中器通信模块接口或级联口相连，便可实现2g集中器升级为4g。从整体上来说，没有换掉整个集中器，节约了成本。如图3所示，为第一lora模块的一具体实现电路图，其中，第一控制器u2可采用e32系列芯片实现。

如图1所示，在第一控制器上设置调试接口。调试接口的形式lora无线接口。还可在控制器上连接有状态显示灯，对整个集中器远程通信模块的工作状态进行显示。控制器可采用stm32，其与rs485接口、调试接口、无线通信模块、第一lora模块和第一电源模块的连接均可采用常规连接方式。

如图2所示，所述lora终端包括第二控制器、第二电源模块、第二lora模块、485通信电路、隔离电路和状态指示灯电路，所述第二电源模块、第二lora模块、隔离电路和状态指示灯均连接在第二控制器上，其中，485通信电路和隔离电路直接连接。

所述隔离电路为光耦隔离电路。

所述外部接口电路包括rs485接口电路、rs232接口电路、can接口电路、ps2接口电路、mbus接口电路、usb接口电路。

以多级剩余电流动作保护器、其他配电台区智能设备、中高压设备为例，其中，中高压设备包括故障指示器、dtu、ftu等。lora终端通过外部接口电路与上述实现数据交互，接收上述设备主动上报或者主站召测的数据，通过第二lora模块端发送给集中器远程通信模块，集中器远程通信模块通过无线通信模块与主站进行数据交互，接收主站命令。该装置结构替代代现有部分gprs/cdma模块，统一由集中器远程通信模块上传到主站，降低成本。lora终端支持多种通信方式，适应性更强，能够支持更多电力设备组网。

如图2所示为第一lora模块的电路原理图。相应的，lora终端也可采用该电路结构。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。