一种基于星形远距离LoRa无线通讯网络的传感器系统的制作方法

本实用新型涉及无线通信技术领域，特别是一种基于星形远距离LoRa无线通讯网络的传感器系统。

背景技术：

随着无线通信技术的发展，加快了智慧城市部署的战略脚步，城市智能与互联的需求，需要越来越多的城市碎片化终端设备接入网络。而以LoRa为代表的低功耗、远距离网络技术的出现，有机会打破物联网在互联方面的瓶颈，且使物联网端对端通信的成本有了大幅下降，势必引爆物联网的大规模应用。

LoRa基于Sub-GHz的频段使其更易以较低功耗实现远距离通信，可以使用电池供电或其他USB方式供电；同时较低的数据速率也延长了电池寿命、增加网络容量。同时LoRa信号对建筑的穿透力也很强，这些技术特点更适合于低成本大规模的物联网部署。LoRa技术实际上只提供了端对端的通信桥梁，因此应用还需要与终端传感设备相连；而物联网应用的需求多样化，对终端设备的能力需求越来越高，因此多参量的终端传感器开发势在必行。

物联网应用的需求越来越多样化，对监测的量要求越来越多，因此要求终端传感设备的集成性能越来越高，而基于星形远距离LoRa无线通讯网络的传感器设备完全满足物联网日益增长的需求，采用超低功耗的设计方案，融合多种传感采集功能，具有稳定可靠、通信距离远、抗干扰能力强、数据采集准确度高等特点。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种集成多种采样传感器终端，具备温湿度、光感、加速度、位置信息采集功能的适用于LoRa通信的多功能传感器系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种基于星形远距离LoRa技术的传感器系统，所述传感器系统包括：传感器外壳，以及置于所述传感器外壳之上的运行指示灯、显示装置，以及封装在所述传感器外壳内部的电源模块、LoRa无线单元、主控制器、多个传感器；所述多个传感器包括：三轴加速度计、磁力计、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、GPS定位传感器；

其中，所述电源模块与所述主控制器的第一供电端口电连接，用于为所述主控制器提供电源；所述三轴加速度计与主控制器的第一信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从外接传感端口采集的倾斜数据信息；所述磁力计与主控制器的第二信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从外接传感端口采集的磁场数据信息；所述温度传感器与主控制器的第三信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的温度数据信息；所述湿度传感器与主控制器的第四信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的湿度数据信息；所述光照传感器与主控制器的第五信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的光照数据信息；所述GPS定位传感器与主控制器的第六信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其采集的地理位置数据信息；

所述LoRa无线单元与所述主控制器远程通信端口通讯连接，用于实现所述传感器系统与远程监控设备的LoRa无线通讯连接；所述运行指示灯与所述主控制器的第一信号输出端口通讯连接，用于基于主控制器相应的电信号反馈系统的运行状态；所述显示装置与所述主控制器的第二信号输出端口通讯连接，用于接收主控制器发送的各种数据信息并显示所述数据信息。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，所述显示装置为OLED有机电激光显示屏。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，所述电源模块为3.8V锂电池。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，所述LoRa无线单元支持915MHz、868MHz或433MHz频段的通信。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，所述远程监控设备通过所述LoRa无线单元向主控制器下发设置指令，通过主控制器设定所述多个传感器的采样频率及采样精度。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，还包括磁力吸附装置，所述磁力吸附装置置于传感器外壳之上，以实现所述传感器系统的磁吸式安装。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，所述主控制器上设置有存储所述倾斜数据信息、磁场数据信息、温度数据信息、湿度数据信息、光照数据信息、地理位置数据信息的存储器芯片，以及能对各种数据信息进行数据处理的处理器芯片，以对各种数据信息进行记录、计算。

优选的，所述基于星形远距离LoRa技术的传感器系统中，还包括外接USB接口，所述外接USB接口与所述主控制器第二供电端口电连接，用于支持外接供电。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、通过在适用于LoRa通信的传感器系统中集成多种传感器，能够实现系统的多参量采集功能，使系统功能更全面、具有较高的集成性；同时当系统应用在物联网中可以大量简化终端设备的接入量，一定程度上降低应用成本；

2、通过采用独立MCU(微控制单元)控制，能够使系统运行更加稳定、高效。

附图说明

图1是本实用新型的传感器系统封装结构示意图。

图2为本实用新型的传感器系统内部通讯控制原理图

图中标记：1-传感器外壳，2-温度、湿度传感器，3-光照传感器，4-OLED显示屏、5-状态指示灯、6-第一按钮、7-第二按钮。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

图1示出了本实用新型示例性实施例的一种基于星形远距离LoRa无线通讯网络的传感器系统，所述传感器系统包括：传感器外壳8(用于封装整个传感器系统，在传感器外壳上还设置有磁力吸附装置，从而实现磁吸式安装方式，便于系统的安装固定)以及置于所述传感器外壳之上的运行指示灯5、显示装置4、两个LED灯3(进一步显示传感器数据采集状态)、第一按钮6、第二按钮7(开关按钮)。

其中，所述运行指示灯5与所述主控制器的第一信号输出端口通讯连接，用于基于主控制器相应的电信号反馈系统的运行状态，当系统正常运行时，主控制器会向运行指示灯发出高电平信号，运行指示灯基于所述高电平信号会显示绿灯，当系统停止运行或者异常(电量耗尽)时，主控制器会向运行指示灯发出低电平信号，运行指示灯基于所述低电平信号会显示红灯。所述显示装置为OLED屏，其与所述主控制器的第二信号输出端口(通过SPI总线)通讯连接，用于接收主控制器发送的各种数据信息并显示所述数据信息。并且所述传感器外壳上还设置有多个外接传感端口，用于多个传感器进行数据采集(温度湿度传感器、光照传感器、GPS定位传感器可以与现场环境采用非接触式数据采集)。

如图2所示，所述传感器系统还包括封装在所述传感器外壳内部的电源模块、LoRa无线单元、主控制器(MCU，微控制单元)、多个传感器，所述多个传感器包括：三轴加速度计、磁力计、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、GPS定位传感器。

具体的，该传感器系统基于ARM Cortex-M3STM32平台,配备1Mb存储，利用其多种通信接口实现信息采集及显示功能。所述LoRa无线单元支持915MHz/868MHz/433MHz三种工业频段的通信，其一端与所述主控制器远程通信端口(SPI串行总线接口)通讯连接，另一端与远程监控设备连接，进而实现所述传感器系统与远程监控设备的LoRa无线通讯连接。所述远程监控设备可以是手机、平板等远程终端设备。在实际应用中，用户可使用远程终端设备通过LoRa无线单元实时接收、监控现场的状况，并且用户可以根据需要通过远程终端设备连接到所述LoRa无线单元，通过所述LoRa无线单元向主控制器下发设置指令，主控制器基于相应的指令设定多个传感器的采样频率及采样精度，具有很强的实用性。

进一步的，所述电源模块与所述主控制器的第一供电端口电连接，用于为所述主控制器提供电源。内置电源模块支持3.8V单节锂电池输入，同时在传感器外壳上设置外接USB端口，其与所述主控制器的第二供电端口电连接，以支持Micro USB 3.8V供电。

本系统集成的多个传感器与主控制器之间通过SPI、UART等多种通讯方式通讯连接，以使多个传感器向主控制器传输其采集的数据信息。具体的，所述三轴加速度计与主控制器的第一信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从外接传感端口采集的倾斜数据信息；所述磁力计与主控制器的第二信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从外接传感端口采集的磁场数据信息；所述温度传感器与主控制器的第三信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的温度数据信息；所述湿度传感器与主控制器的第四信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的湿度数据信息；所述光照传感器与主控制器的第五信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其从传感端口采集的光照数据信息；所述GPS定位传感器与主控制器的第六信号输入端口通讯连接，以向所述主控制器发送其采集的地理位置数据信息。所述主控制器上设置有存储所述倾斜数据信息、磁场数据信息、温度数据信息、湿度数据信息、光照数据信息、地理位置数据信息的存储器芯片，以及能对各种数据信息进行数据处理的处理器芯片，以对各种数据信息进行记录、计算。此外，基于采集到的倾斜数据信息和地理位置数据信息，只需在主控制器设置一定的算法，即可高精度地计算出被测物体在地理位置坐标中的倾斜矢量参数。

本实用新型通过集成多种采样传感器，实现集温湿度采集、光感采集、加速度采集、位置信息采集于一体的多功能采集传感器系统，同时所述系统适用于LoRa通信，支持欧美及中国工业频段915MHz/868MHz/433MHz中任一频段的通信，并且进一步配备OLED显示器和状态指示灯，能清晰监控该传感器系统的工作状态及采样数据，采用磁力吸附式安装方式，便于安装。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。